KR101409388B1 - 무선 통신 네트워크에 추가되는 무선 트랜시버들의 위치들의 결정 - Google Patents

무선 통신 네트워크에 추가되는 무선 트랜시버들의 위치들의 결정 Download PDF

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Abstract

무선 통신 네트워크에 추가되는 비기준 무선 트랜시버들의 위치들은 다음과 같이 결정된다. 각각의 비기준 무선 트랜시버는 다른 비기준 무선 트랜시버들 뿐만 아니라 기준 무선 트랜시버들에 의해 송신된 신호들의 도달 시간들(TOA)의 측정들을 수행한다. 그 후, 도달 시간차(TDOA) 값들이 다음과 같이 측정들의 쌍들의 적어도 2개의 유형들로부터 컴퓨팅된다: (a) 미지-미지의 TDOA 값들은 비기준 무선 트랜시버들에 의해 송신된 신호들의 TOA 측정들 사이의 차들로서 획득되고 (b) 미지-공지의 TDOA 값들은 비기준 무선 트랜시버에 의해 송신된 신호의 TOA 측정과 기준 무선 트랜시버에 의해 송신된 다른 신호의 다른 TOA 측정 사이의 차들로서 획득된다. TDOA 값들의 2개의 유형들 모두가, 비기준 무선 트랜시버들의 위치들, 및 선택적으로 비기준 무선 트랜시버들에 의한 신호들의 송신 시간들을 식별하기 위해 동시의 수식들을 푸는데 이용된다.

Description

무선 통신 네트워크에 추가되는 무선 트랜시버들의 위치들의 결정{DETERMINATION OF POSITIONS OF WIRELESS TRANSCEIVERS TO BE ADDED TO A WIRELESS COMMUNICATION NETWORK}
우선권 출원들의 상호참조
본 출원은, 2010년 7월 1일자로 출원되고 발명의 명칭이 "Femto Location Determination"이며 본원과 소유자가 동일한 미국 가출원 제 61/360,832호에 대해 우선권을 주장하며, 상기 가출원은 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.
본 출원은 또한 2011년 4월 4일자로 출원되고 발명의 명칭이 "LOCATION OF WIRELESS TRANSCEIVERS USING DIFFERENCES BETWEEN ARRIVAL TIMES OF SIGNALS TRANSMITTED FROM UNKNOWN POSITIONS"이며 본원과 소유자가 동일한 미국 가출원 제 61/471,625호에 대해 우선권을 주장하며, 상기 가출원은 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.
본 출원은 또한 2011년 6월 29일자로 출원되고 발명의 명칭이 "DETERMINATION OF POSITIONS OF WIRELESS TRANSCEIVERS TO BE ADDED TO A WIRELESS COMMUNICATION NETWORK"이며 본원과 소유자가 동일한 미국 출원 제 13/172,818호에 대해 우선권을 추가로 주장하며, 상기 출원은 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.
관련 출원들의 상호참조
본 출원은 또한 2010년 3월 25일자로 공개되고 발명의 명칭이 "Synchronizing A Base Station In A Wireless Communication System"인 미국 출원 제 12/561,844호의 미국 특허 공보 2010/0074180호와 관련되고, 상기 출원은 본 양수인에게 양도되었고, 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.
본 출원은 2010년 1월 4일자로 공개되고 발명의 명칭이 "Hearability Improvements For Reference Signals"인 미국 출원 제 12/651,838호의 미국 특허 공보 2010/0172311호와 추가로 관련되고, 상기 출원은 본 양수인에게 양도되었고, 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.
본 출원은 또한 2010년 11월 4일자로 공개되고 발명의 명칭이 "TIME OF ARRIVAL (TOA) ESTIMATION FOR POSITIONING IN A WIRELESS COMMUNICATION NETWORK"인 미국 출원 제 12/606,037호의 미국 특허 공보 2010/0279707호와 관련되고, 상기 출원은 본 양수인에게 양도되었고, 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.
기술분야
본 특허 출원은, 무선 통신 네트워크에 추가되는 새로운 무선 트랜시버들의 위치들을 결정하는 장치들 및 방법과 관련된다.
종래의 무선 통신 네트워크에서, 통상적으로 셀 타워들이 위치되는 기지국들("매크로 기지국들" 또는 간략히 "매크로들"로 지칭됨)은 통상적으로 다수의 계획 이후에 셋업되고 공지의 위치들을 갖는다. 그러나, 실내 현장들에서, 매크로 기지국들로부터의 신호들은 통상적으로 더 약하거나 다중경로를 겪는다. 이러한 문제들을 처리하기 위해, (통상적으로 실외에 위치되는) 매크로 기지국에 비해 낮은 전력을 갖도록 설계되는 기지국들("펨토 기지국" 또는 간략히 "펨토"로 지칭됨)의 이용에 의해 무선 서비스가 실내 환경에서(예를 들어, 건물 내에서 또는 광산 내에서) 제공될 수 있다.
따라서, 펨토 기지국(또한, 액세스 포인트 기지국, 펨토셀, 홈 NodeB(HNB), 홈 이볼브드 NodeB(HeNB) 또는 간략히 펨토로 지칭됨)은 실내 기지국이다. 정규의 (또는 매크로) 기지국과 유사하게, 펨토는 셀 폰 음성 및 데이터를 셀 폰 네트워크에 접속시키지만, 더 작은 영역을 서빙한다. 펨토들은 통상적으로 사용자들 자체에 의해 예를 들어, 집안에 또는 사무실 건물 내에 배치된다. 펨토 기지국의 이용은 셀 타워 트래픽을 오프로드(offload)시키기 때문에 무선 서비스 제공자에게 유리하다. 가입자들은, 특히 정규의 기지국들로부터의 셀룰러 신호가 약하거나 이용가능하지 않은 경우에, 유닛의 근접성에 기인한 더 우수한 신호 강도로 인해 유리하다.
펨토들은 통상적으로 예를 들어, 디지털 가입자 라인(DSL) 또는 케이블 모뎀 접속과 같은 백홀 라인을 통한 공개 인터넷 상에서, 유선 접속을 이용하여 무선 통신 네트워크에 접속된다. 실내 환경에서 펨토를 위치결정하는 것에 의한 하나의 문제는, 펨토가 설치될 때마다 그 펨토의 지리적 위치가 무선 서비스 제공자의 네트워크 운영자에게 즉시 공지되지 않을 수 있다는 것일 수 있다. 아울러, 사용자들은 자신들의 집 내에서 펨토들을 이동시킬 수 있거나, 예를 들어, 이전(relocate)하거나 여행할 때 펨토들을 휴대할 수 있다. 다양한 규제적 권한들 및 비즈니스 관심사들을 충족시키기 위해, 사용자들이 자신들의 펨토들을 설치한 지리적 위치들은 운영자에게 공지될 필요가 있다.
종래의 방법은, 펨토가 매크로 기지국들로부터 신호들을 수신할 수 있는 경우, 관측된 도달 시간차(OTDOA; observed time difference of arrival) 값들을 이용하여 측정 스테이션의 지리적 좌표들을 결정하여, 위치를 컴퓨팅할 수 있다. 통상적으로, 각각의 OTDOA 값은 2개의 측정치들, 즉, 근방의 공지의 위치에 있는 매크로 기지국("이웃 기지국")에 의해 송신된 신호의 도달 시간(TOA)과, 공지의 위치를 또한 갖는 다른 기지국("기준 기지국")으로부터의 다른 신호의 다른 TOA 사이의 차로서 컴퓨팅될 수 있다.
상기 설명된 OTDOA 값들은 통상적으로 다음과 같은 2개의 시간 성분들, (a) 2개의 매크로 기지국들 사이의 거리에서의 차(또한 "기하학적 시간 차" 또는 GTD로 지칭됨)로부터 기인하는 하나의 시간 성분 및 (b) 매크로 기지국들 사이의 동기 오프셋(또한 "상대적 시간 차" 또는 RTD로 지칭됨)으로부터 기인하는 다른 시간 성분을 포함한다. 따라서, OTDOA는 OTDOA=GTD+RTD로서 표현될 수 있다. 위치 정보는 오직 GTD에 존재하여, 즉, RTD에는 존재하지 않음을 주목한다. 따라서, GTD는 GTD=OTDOA-RTD로서 표현될 수 있다. 측정들을 수행한 스테이션의 위치를 계산하기 위해, 하기의 것이 공지될 필요가 있다: (a) 펨토에서 수행된 TOA 측정들로부터 획득되는 OTDOA 값들, (b) 이웃 기지국(들) 및 기준 기지국(들)의 좌표들, 및 (c) 기지국들 사이의 동기 오프셋(RTD들).
RTD들은, 위치 측정 유닛들(LMU들)로 지칭되는 디바이스들의 이용에 의해 비동기 네트워크에서 컴퓨팅될 수 있고, 위치 측정 유닛들은 특히, 공지의 위치들에 있는 기지국들의 쌍들 사이의 RTD들을 측정하기 위해 네트워크에 배치된다. 각각의 LMU는 상기 설명된 방식으로 OTDOA 값들을 결정할 수 있고, 그 다음, 기지국들까지의 자신의 공지된 거리를 이용하여, RTD=OTDOA-GTD와 같이 RTD를 컴퓨팅할 수 있고, 여기서 OTDOA는 LMU에 의해 측정되고, 기지국 위치들 및 LMU 위치들이 공지되기 때문에 GTD가 공지된다. 동기 네트워크에서, 기지국들로부터의 송신들은 공통 클럭(예를 들어, 글로벌 포지셔닝 시스템(GPS) 시간, 또는 글로벌 내비게이션 위성 시스템(GNSS) 시간)에 동기화될 수 있고, 따라서, RTD들은 공지될 수 있다. 예를 들어, 기지국의 모든 송신 프레임들은 동일한 시간에 동기화되고, RTD들은 제로(zero)이다.
상기 설명을 요약하면, 측정 스테이션의 좌표들은, (1) 매크로 기지국들로부터의 송신들을 이용하여 그 측정 스테이션에서 수행되는 OTDOA 측정들, (2) 매크로 기지국들 사이의 RTD들 및 (3) 매크로 기지국들의 좌표들의 이용에 의해 결정될 수 있다.
그러나, 종래의 OTDOA 방법을 이용하면 몇몇 원인들 때문에, 매크로 기지국들의 신호들은 새로 설치된 펨토에 의해 측정가능하지 않을 수 있다. OTDOA 방법을 이용하여 위치를 계산하기 위해, 공지의 위치들을 갖는 적어도 3개의 매크로 기지국들로부터의 신호들이 수신되어야 하고, 이들의 RTD들은 몇몇 수단으로, 새로 설치된 펨토에 공지되어야 한다. 펨토들은 통상적으로 실내에 배치되기 때문에, 특히 열악한 매크로 셀 커버리지가 새로 설치된 펨토의 배치에 대한 원인이 되는 환경들에서 3개의 매크로 기지국들로부터의 신호 수신이 일반적으로 가정될 수는 없다. 실내 환경에서, GPS/GNSS 위성들로부터의 신호 수신은 또한 통상적으로 제한되거나 이러한 열악한 품질이어서, 위성 신호 기반 위치 결정 방법을 이용하여 실내 펨토의 지리적 좌표들을 결정하는 것을 곤란하게 한다.
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 방법 및 시스템은, 다음과 같이, 무선 통신 네트워크에 추가되는 무선 트랜시버들(또한 "비기준(non-reference) 무선 트랜시버들"로 지칭됨)의 위치들을 결정한다. 컴퓨터는, 복수의 미지(unknown)-미지의 도달 시간차(TDOA) 값들 및 복수의 미지-공지의 TDOA 값들을 포함하는 복수의 TDOA 값들을 획득한다. 각각의 미지-미지의 TDOA 값은 하나의 미지의 위치에서 (예를 들어, 그 위치에 위치된 비기준 무선 트랜시버에 의해) 수행된 측정들의 쌍 사이의 차를 식별한다. 이 쌍의 측정들은 추가적인 미지의 위치들로부터 (예를 들어, 비기준 무선 트랜시버들의 대응하는 쌍에 의해) 송신된 무선 신호들의 도달 시간(TOA)들의 측정들이다.
각각의 미지-공지의 TDOA 값은 상기 비기준 무선 트랜시버에서 측정들의 다른 쌍 사이의 차를 식별하고, 상기 다른 쌍 중 하나의 측정은 하나의 미지의 위치로부터 (예를 들어, 비기준 무선 트랜시버들 중 하나에 의해) 송신된 무선 신호의 도달 시간의 측정이고, 상기 다른 쌍 중 다른 측정은 공지의 위치로부터 (예를 들어, 무선 통신 네트워크에 포함된 기준 무선 트랜시버에 의해) 송신된 추가적인 무선 신호의 도달 시간의 측정이다. 컴퓨터는 적어도 (a) 복수의 TDOA 값들 및 (b) (예를 들어, 무선 통신 네트워크의 기준 무선 트랜시버들의) 복수의 공지의 위치들에 기초하여 수식들의 세트를 동시에 풀어서(solve), (예를 들어, 비기준 무선 트랜시버들의) 적어도 미지의 위치들을 식별한다. 컴퓨터는 수식들의 세트를 동시에 풀어서 획득된 미지의 위치들의 식별들을 메모리에 저장한다.
설명되는 실시예들의 다수의 양상들에서, 비기준 무선 트랜시버는 다음과 같이 무선 통신 네트워크에 참여한다. 비기준 무선 트랜시버는, 복수의 측정들을 획득하기 위해 감지될 수 있는 복수의 무선 신호들을 측정하고, 백홀 링크를 통해 (유선을 통해 또는 대안적으로 무선으로) 이 측정들을 컴퓨터에 전송한다. 그 후, 비기준 무선 트랜시버는 컴퓨터로부터 백홀 링크를 통해 자신의 위치 및 선택적으로는 자신의 내부 클럭에 대한 시간 오프셋을 수신한다. 수신된 정보를 로컬로(locally) 저장한 후, 비기준 무선 트랜시버는 무선 통신 네트워크에 참여하여, 예를 들어, 무선 통신 네트워크와 자신의 근방의 하나 또는 그 초과의 이동국들 사이에서 무선 접속들을 제공하기 시작한다.
선택적으로, 비기준 무선 트랜시버는 자신이 수행한 측정들을 이용하여, 가장 강한 무선 트랜시버(기준 및/또는 비기준)를 식별하고 그 식별(들)을 컴퓨터로 리턴할 수 있다. 컴퓨터는 식별(들)을 적절히 이용할 수 있다. 예를 들어, 가장 강한 것으로 식별된 비기준 무선 트랜시버는, 그 식별을 공급한 비기준 무선 트랜시버에서의 더 양호한 측정들을 가능하게 하기 위해 자신의 다운링크 신호의 송신을 턴오프(turn off)하도록 (커맨드에 의해) 요청받을 수 있다. 다른 예로, 가장 강한 것으로 식별된 기준 무선 트랜시버는, 수식들의 시스템을 동시에 풀기 위한 반복들의 시작점으로서 이용하기 위해, 식별을 공급한 무선 트랜시버의 대략적 위치를 생성하도록 이용될 수 있다.
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 장치는, 미지의 위치들 및 서로에 대해 미지의 동기 클럭들을 갖는 복수의 비기준 무선 트랜시버들을 무선 통신 네트워크에 추가한다. 이 장치는 복수의 미지-미지의 도달 시간차(TDOA) 값들 및 복수의 미지-공지의 TDOA 값들을 포함하는 복수의 TDOA 값들을 획득하기 위한 수단을 포함한다. 이 장치는 또한, 상기 비기준 무선 트랜시버들의 적어도 미지의 위치들을 식별하기 위해, 적어도 (a) 복수의 TDOA 값들 및 (b) 무선 통신 네트워크의 기준 무선 트랜시버들의 복수의 공지의 위치들에 응답하여, 수식들의 세트를 동시에 풀기 위한 수단; 및 상기 풀기 위한 수단에 의해 획득된 상기 미지의 위치들의 식별들에 응답하여, 비기준 무선 트랜시버들 중 적어도 하나를 무선 통신 네트워크에 참여하도록 인가하기 위한 수단을 포함한다.
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 비일시적(non-transitory) 컴퓨터 판독가능 저장 매체는, 머신에 의해 실행되는 경우 (머신을 포함하는) 프로세서로 하여금 동작들을 수행하게 하는 명령들을 포함한다. 이러한 명령들은, 복수의 미지-미지의 도달 시간차(TDOA) 값들 및 복수의 미지-공지의 TDOA 값들을 포함하는 복수의 TDOA 값들을 획득하기 위한 명령들을 포함한다. 이러한 명령들은, 상기 비기준 무선 트랜시버들의 적어도 미지의 위치들을 식별하기 위해, 적어도 (a) 복수의 TDOA 값들 및 (b) 무선 통신 네트워크의 기준 무선 트랜시버들의 복수의 공지의 위치들에 응답하여, 수식들의 세트를 동시에 풀기 위한 명령들을 더 포함한다. 이러한 명령들은, 상기 풀기 위한 명령들의 실행에 의해 획득된 상기 미지의 위치들의 식별들에 응답하여, 비기준 무선 트랜시버들 중 적어도 하나를 무선 통신 네트워크에 참여하도록 인가하기 위한 명령들을 더 포함한다.
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 무선 트랜시버는, 무선 통신 네트워크에 동기화되는 클럭, 상기 동기화되는 클럭에 대해, 미지의 위치로부터 미지의 타이밍을 갖는 무선 신호들의 복수의 도달 시간들 및 공지의 위치들로부터 공지의 타이밍을 갖는 신호들의 다른 복수의 도달 시간들의 측정들을 생성하는 네트워크 청취 모듈, 상기 측정들을 수신하기 위해 네트워크 청취 모듈에 커플링되는 프로세서, 프로세서에 커플링되는 메모리 ―메모리는 복수의 도달 시간차(TDOA) 값들을 컴퓨팅하기 위한 상기 프로세서에 대한 머신 명령들을 포함하고, 각각의 TDOA 값은 상기 복수의 측정들 중 한 쌍의 측정들 사이의 차로서 컴퓨팅됨―, 및 메모리로부터 복수의 TDOA 값들을 수신하기 위해 메모리에 커플링되는 로컬 영역 네트워크(LAN) 회로를 포함한다. 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 무선 트랜시버는, LAN 회로 상에서 수신된 요청에 응답하여 턴오프되도록 구성되는, 무선 신호의 다운링크 송신기를 포함한다.
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 비일시적 저장 매체는, 머신에 의해 실행되는 경우 프로세서로 하여금 동작들을 수행하게 하는 명령들을 포함한다. 이러한 명령들은, 동기화되는 상기 클럭에 대해, 미지의 타이밍 및 미지의 위치의 복수의 비기준 무선 트랜시버들로부터의 신호들의 복수의 도달 시간 및 공지의 타이밍 및 공지의 위치의 다른 복수의 기준 무선 트랜시버들로부터의 신호들의 다른 복수의 도달 시간들을 측정함으로써, 복수의 측정들을 생성하기 위한 명령들을 포함한다. 이러한 명령들은, 복수의 도달 시간차(TDOA) 값들을 컴퓨팅하기 위한 명령들을 포함하고, 각각의 TDOA 값은 상기 복수의 측정들 중 한 쌍의 측정들 사이의 차로서 컴퓨팅된다. 이러한 명령들은 백홀 링크를 통해 복수의 TDOA 값들을 송신하기 위한 명령들을 포함한다.
설명되는 실시예들의 몇몇 다른 양상들은, 예시의 방식으로 다양한 양상들을 도시하고 설명하는 본 명세서의 설명으로부터 당업자들에게 쉽게 명백해질 것임을 이해해야 한다. 도면들 및 상세한 설명은 제한적인 것이 아니라 성질상 예시적인 것으로 간주되어야 한다.
도 1a 내지 도 1e는, 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 건물(30) 내부의 미지의 위치들에 위치된 무선 트랜시버들(150BI, 150BJ, 150BK)의 시스템, 건물(30) 내부의 공지의 위치들에 존재하는 무선 트랜시버들(150RA 및 150RB)을 레이아웃 도면으로 도시하며, 무선 트랜시버들 각각은 미지의 위치들(및 선택적으로 미지의 송신 시간들)을 추정하는 컴퓨터(190)에 유선 접속(189)(예를 들어, 케이블 또는 DSL)을 통해 접속된다.
도 2는 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 도 1a 내지 도 1e의 시스템에서 트랜시버들 및/또는 컴퓨터에 의해 수행되는 다양한 동작들을 고레벨 흐름도로 도시한다.
도 3a는 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 도 2의 방법에 따라 동작되는, 무선 트랜시버들(B1, B2, B3, B4, B5, R1, R2 및 R3)의 다른 시스템을, 도 1a 내지 도 1e와 유사한 고레벨 블록도로 도시한다.
도 3b는 도 3a의 시스템에서 무선 트랜시버들(B1, B2, B3, B4, B5, R1, R2 및 R3) 사이의 무선 접속을 그래프로 도시한다.
도 3c 및 도 3d는 도 3a에서 도시된 무선 트랜시버들(B1, B2, B3, B4, B5)의 위치들에 대해 컴퓨터(190)에 의해 수행되는 추정들을 도시하고, 도달 시간 측정들은 비동기 네트워크 및 동기 네트워크에서 각각 수행된다.
도 4a는 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 도 4b 및 도 4c에 도시된 유형의 컴퓨터(190) 및/또는 펨토 네트워크(150)의 펨토들의 시스템에 의해 수행되는 다양한 동작들을 중간 레벨의 흐름도로 도시한다.
도 4b 및 도 4c는, 설명되는 실시예들의 특정한 양상들에서, 위치들 및 선택적으로는 비기준 펨토들의 송신 시간들을 계산하고 메모리에 저장하기 위해 측정들을 이용하는 컴퓨터(190)로의, 펨토 네트워크(150)로부터의 측정들의 전송을, 서로에 대해 대안들인 2개의 고레벨 블록도들로 도시한다.
도 5a는 설명되는 실시예들의 특정한 양상들에서, 동시의 수식들의 세트를 푸는데 이용할 행렬을 어셈블(assemble)하기 위해 컴퓨터(190)에 의해 수행되는 동작들을 저레벨 흐름도로 도시한다.
도 5b는, 클러스터에 포함된 모든 무선 트랜시버들에 대한 x-좌표들, y-좌표들 및 송신 시간들에 대한 3개의 벡터들을, 도 1a의 메모리(191)의 블록도로 도시하고, 또한 도 5b는, 계산되고 있는 미지의 파라미터들(비기준 트랜시버들의 x-좌표들, y-좌표들, 및 송신 시간들)에 대한 벡터 xyt로 도시된다.
도 5c는 설명되는 실시예들의 특정한 양상들에서, TDOA 측정들의 리스트 및 측정들에서 이용되는 신호들을 송신하는 트랜시버들의 아이덴티티들의 대응 리스트를 수신하고 저장하기 위해 컴퓨터(190)에 의해 수행되는 동작들을 저레벨 흐름도로 도시한다.
도 5d는 도 5c에 도시된 것과 같은 컴퓨터(190)에 의해 준비된 측정들 및 아이덴티티들의 리스트들을, 도 1a의 메모리(191)의 블록도로 도시한다.
도 5e는 설명되는 실시예들의 특정한 양상들에서, 클러스터 내의 모든 펨토들의 접속에 대해 체크하기 위해 컴퓨터(190)에 의해 수행되는 동작들을 저레벨 흐름도로 도시한다.
도 5f는 설명되는 실시예들의 특정한 양상들에서, 그레디언트(gradient) 최소화에 의해 동시의 수식들의 세트를 풀기 위한 반복적 루프에서 컴퓨터(190)에 의해 수행되는 동작들을 저레벨 흐름도로 도시한다.
도 5g는, 도 5f의 반복적 루프 방법에서 이용하기 위해, (x 및 y 좌표들 및 송신 시간들에 대한) 추정치들의 벡터 f, 및 x 및 y 좌표들 및 송신 시간들에 대해 벡터 f의 부분 도함수를 표현하는 행렬 G를 준비하기 위해 컴퓨터(190)에 의해 수행되는 동작들을 저레벨 흐름도로 도시한다.
도 5h는 도 5f 및 도 5g의 방법들에서 이용되는 추정치들의 벡터 f 및 부분 도함수 행렬 G를, 도 1a의 메모리(191)의 블록도로 도시한다.
도 6a는, 수식들의 세트를 풀어서 비기준 트랜시버들의 x-좌표들, y-좌표들 및 송신 시간들의 추정치들을 획득하기 전에 수식들의 세트로부터 선형-의존적(linearly-dependent) TDOA 측정들을 제거하기 위해, 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서 수행되는 동작들을 저레벨 흐름도로 도시한다.
도 6b는 도 6a의 방법에 의해 이용되는 행렬 T를, 도 1a의 메모리(191)의 블록도로 도시한다.
도 7a는, 설명되는 실시예들의 특정한 양상들에서, 가장 강한 이웃으로 식별된 이웃 펨토 j로부터의 다운링크 송신을 턴오프시킴으로써, 측정들을 수행하는 펨토 i에서의 정확도를 개선하기 위해, 도 1a에 도시된 유형의 시스템에 의해 수행되는 방법을 고레벨 흐름도로 도시한다.
도 7b 내지 도 7g는 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 도 7a의 방법에 의해 수행되는 일련의 단계들에서 TDOA 측정들에서 이용되는 신호들을 레이아웃 도면들로 도시한다.
도 8은, 설명되는 실시예들의 특정한 양상들에서 무선 트랜시버에 의해 수행되는 측정들에서 정확도를 개선하기 위해, 도 1a에 도시된 유형의 시스템에 의해 수행되는 다른 방법을 다른 고레벨 흐름도로 도시한다.
도 9는, 설명되는 실시예들의 특정한 양상들에서, (트랜시버(900)를 포함하는) 다수의 무선 트랜시버들의 미지의 위치들 및 선택적으로는 시간 오프셋들을 계산하기 위해, 컴퓨터(190)에 의해 이용되는 측정들을 수행하는 무선 트랜시버(900)를 고레벨 블록도로 도시한다.
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 장치 및 방법은, 다음과 같이, 실내 환경에 배치되고 무선 통신 네트워크에 추가될 필요가 있는 저전력 무선 트랜시버들의 지리적 위치들(및 선택적으로는 내부 시간 베이스의 시간 오프셋들)을 컴퓨팅한다. 각각의 이러한 트랜시버는 자신의 위치가 공지되기 전에, 본 명세서에서 (공지의 위치를 갖는 기준 무선 트랜시버와 반대로) 비기준 무선 트랜시버로 또한 지칭된다.
각각의 비기준 무선 트랜시버(예를 들어, 도 1a의 트랜시버(150BI))는, 미지의 위치 z Bi에 위치되어, 자신의 내부 시간 베이스(예를 들어, 트랜시버(150BI)의 내부 시간 베이스)에 대해 다른 무선 트랜시버들에 의해 송신된 신호들의 도달 시간(TOA)들의 다수의 측정들
Figure 112013009031179-pct00001
을 수행할 수 있다. 각각의 비기준 무선 트랜시버(예를 들어, 트랜시버(150BI))는 자신의 다운링크 송신 전력을 설정하기 위해 이웃 기지국들의 신호 강도들을 측정하는데 통상적으로 이용되는 모듈(때때로 또한 네트워크 청취 모듈(NLM)로 지칭됨)을 이용하여 TOA 측정들을 수행할 수 있다.
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 방금 설명된 모듈은, 본 명세서에서 설명되는 유형의 측정들을 생성하기 위해 다른 이러한 수단들이 트랜시버(150BI)에서 이용될 수 있는 것이 당업자에게 자명할지라도, 측정들을 생성하기 위한 수단으로서 트랜시버(150BI)에서 라디오 주파수(RF) 회로에 포함될 수 있다. 각각의 비기준 무선 트랜시버(예를 들어, 트랜시버(150BI))는 예를 들어, 건물(30)(도 1a) 내와 같이 실내에 위치될 수 있다(그러나, 이것이 요구되는 것은 아니다). 각각의 트랜시버(105BI) 내의 RF 회로는 또한, 건물(30) 내에서 신호들을 무선으로, 즉, 오버-디-에어 시그널링으로 송신하기 위한 수단으로 이용될 수 있다.
도 2의 동작(201)에 따라, 각각의 비기준 무선 트랜시버(150BI)는 임의의 무선 트랜시버들로부터 신호들에 대한 TOA 측정들을 수행하고, 무선 트랜시버들은, 도 1a의 트랜시버들(150BJ 및 150BK)과 같은 비기준 무선 트랜시버들 또는 도 1a의 트랜시버들(150RA 및 150RB)과 같은 공지되거나 이미 결정된 위치들을 갖고 무선 통신 네트워크에 이미 포함될 수 있는 무선 트랜시버들(또한 "기준 무선 트랜시버들"로 지칭됨)일 수 있다. 도 1a의 기준 무선 트랜시버(150RA)는 다수의 이동국들(120A 내지 120D), 예를 들어, 셀룰러 폰들(120A, 120B), 개인 정보 관리자(PIM)(120C) 및 개인 휴대 정보 단말(PDA)(120D)에 무선 접속을 제공하기 위해 이용되는 것으로 도시된다. 도 1a는, 미지의 위치
Figure 112013009031179-pct00002
에서 비기준 무선 트랜시버(150BJ)에 의해 송신되고, 다른 미지의 위치
Figure 112013009031179-pct00003
에서 다른 비기준 무선 트랜시버(150BI)에 의해 수신된 신호(160IJ)의 TOA 측정
Figure 112013009031179-pct00004
을 도시한다. 도 1a는 또한, 비기준 무선 트랜시버(150BI)에서 또한 수신되는 다른 비기준 무선 트랜시버(150BK)로부터의 다른 신호(160IK)의 다른 TOA 측정
Figure 112013009031179-pct00005
을 도시한다.
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 이러한 측정들
Figure 112013009031179-pct00006
및 측정
Figure 112013009031179-pct00007
은 백홀 링크(189)를 통해 컴퓨터(190)(도 1a)와 같은 위치 서버에 (도 2의 동작(202)에 따라) 직접 송신될 수 있다. 실시예에 따라, 백홀 링크(189)는 유선 링크(예를 들어, 동축 케이블 또는 광섬유) 또는 대안적으로 무선 링크일 수 있다. 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 각각의 트랜시버(150BI)는 정규의 방식으로 백홀 링크(189)(예를 들어, 도 9의 케이블(908))에 커플링되는, 도 9에 도시된 로컬 영역 네트워크(LAN) 회로(904)(예를 들어, 이더넷 PHY, 이더넷 스위치 및 인터넷 프로토콜(IP) 라우터)를 포함한다. 따라서, 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, LAN 회로(904)는, 본 명세서에서 설명되는 유형의 데이터 및/또는 커맨드들을 (예를 들어, 인터넷을 통해) 컴퓨터(190)로/로부터 송신/수신하기 위해 다른 이러한 수단들이 트랜시버(150BI)에서 이용될 수 있는 것이 당업자에게 자명할지라도, 백홀 링크(189)로/로부터 (TDOA 값들 또는 TOA 측정들과 같은) 데이터 및/또는 커맨드들을 송신하기 위한 수단 및 수신하기 위한 수단으로서 트랜시버(150BI)에서 이용된다. 백홀 링크(189)가 무선 링크인 실시예들에서, 앞서 설명된 LAN 회로(904)는, 예를 들어, 3G, WiMax, 4G 및 Wifi와 같은 산업 표준 무선 프로토콜에 따라, 그리고/또는 마이크로파 링크를 통해 그리고/또는 위성 접시를 통해 인터넷 접속을 구현하기 위한 무선 회로로 대체된다.
설명되는 실시예들의 양상에 따라, 위치 서버를 구성하는 컴퓨터(190)는: 서빙 모바일 위치 센터(SMLC), 이볼브드 SMLC(eSMLC), 게이트웨이 모바일 위치 센터(GMLC), 위치 결정 엔티티(PDE), 독립형 SMLC(SAS), 보안 사용자 평면 위치(SUPL) 위치 플랫폼(SLP) 등 중 하나 또는 그 초과일 수 있다. 컴퓨터(190)는 또한 예를 들어, 라우터를 통해 백홀 링크(189)에 커플링되는 LAN 회로를 포함한다. 따라서, 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, LAN 회로는, 본 명세서에서 설명되는 유형의 데이터 및/또는 커맨드들을 송신, 수신 및 획득하기 위해 다른 이러한 수단들이 컴퓨터(190)에서 이용될 수 있는 것이 당업자에게 자명할지라도, 백홀 링크(189)로/로부터 (TDOA 값들 또는 TOA 측정들과 같은) 데이터 및/또는 커맨드들을 송신하기 위한 수단, 수신하기 위한 수단 및 획득하기 위한 수단으로서 컴퓨터(190)에서 이용된다.
컴퓨터(190)는 앞서 설명된 무선 통신 네트워크에 (예를 들어, 백홀 링크(189)를 통해) 커플링될 수 있고, 따라서, 기준 무선 트랜시버들(150RA 및 150RB)로부터 유사한 측정들을 수신한다. 그러나, 설명되는 실시예들의 다른 양상들에서, 도 2의 분기(branch)(202A)에 의해 도시된 바와 같이 동작(202)은 스킵된다. 따라서, 컴퓨터(190)는, 동작(204A)에 따라, 로컬로 컴퓨팅된 값들을 무선 트랜시버들로부터 직접 수신함으로써, 또는 동작(202)에 따라 무선 송신기들에 의해 수행된 TOA 측정들을 수신하고 그 다음 동작(203)에서 이 TDOA 값들을 계산(중앙집중적으로 수행됨)한 다음 동작(204)에 따라 메모리(192)에 TDOA 값들을 저장함으로써 (도 2의 동작(205)에 따라) TDOA 값들을 획득할 수 있다.
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 상기 설명된 로컬로 컴퓨팅된 값들은, 각각의 트랜시버(150BI) 내의 프로세서에 포함된 산술 논리 유닛(ALU)에 의해 생성되고, 따라서 ALU는 TDOA 값들을 컴퓨팅하기 위한 수단으로서 이용된다. 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, ALU에 포함된 반-감산기(half-subtractor)는 서로로부터 측정들을 감산하기 위한 수단으로 이용된다. 또한, 설명되는 실시예들의 특정한 양상들에서, ALU는 수식들의 세트를 동시에 풀기 위한 수단으로 그리고 또한 다시 풀기 위한 수단으로 이용된다. 풀기 위한 수단 및/또는 다시 풀기 위한 수단에 의해 획득되는 미지의 위치들의 식별들은 컴퓨터(190)의 메모리(192)에 저장되고, 그 후, 하나 또는 그 초과의 비기준 무선 트랜시버들을 무선 네트워크에 참여하도록 인가하기 위해 이용된다.
아울러, 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 프로세서는 새로운 무선 트랜시버를 상기 설명된 무선 통신 네트워크에 참여하도록 인가하기 위한 (따라서, 새로운 무선 트랜시버를 네트워크에 추가하기 위한) 수단으로서 이용된다. 따라서, 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 본 명세서에서 설명되는 다양한 기능들을 수행하기 위해 다른 수단들이 트랜시버(150BI)에서 이용될 수 있는 것이 당업자에게 자명할지라도, 프로세서 및/또는 그의 ALU는 본 명세서에서 설명되는 하나 또는 그 초과의 수단으로서 트랜시버(150BI)에서 이용될 수 있다.
도 2의 동작(203)에 의해 도시되는 바와 같이, 도달 시간차(TDOA) 값은 한 쌍의 TOA 측정들로부터 컴퓨팅된다. 구체적으로, 비기준 무선 트랜시버들의 대응 쌍에 의해 송신된 신호들의 한 쌍의 TOA 측정들은, 본 명세서에서 미지-미지의 TDOA 값들로 또한 지칭되는 일 유형의 TDOA 값들을 획득하기 위해 서로로부터 감산된다. 앞서 설명된 이러한 한 쌍의 측정들
Figure 112013009031179-pct00008
및
Figure 112013009031179-pct00009
의 일례는 각각 비기준 무선 트랜시버들(150BJ 및 150BK)로부터의 신호들의 측정들이고, 이들의 차, 즉,
Figure 112013009031179-pct00010
는 설명되는 실시예들에 따른 미지-미지의 TDOA 값(도 1a 참조)을 구성한다. 따라서, 각각의 미지-미지의 TDOA 값은 무선 신호들의 도달 시간의 한 쌍의 측정들 사이의 차를 식별한다.
대안적으로, TOA들
Figure 112013009031179-pct00011
및
Figure 112013009031179-pct00012
의 감산에 의해 TDOA 값들
Figure 112013009031179-pct00013
을 계산하는 것 대신에, TDOA들은 또한, 수신된 신호들(160IJ 및 160IK) 사이에서 상호-상관 연산들을 수행함으로써 무선 트랜시버(150BI)에 의해 직접 측정될 수 있다. 그 다음, 결과적 TDOA들은 백홀 링크(189)를 통해 컴퓨터(190)에 송신된다.
동작(202)이 수행되는 설명되는 실시예들의 양상들에서, 컴퓨터(190)는 동작(203)에서 2개의 TOA 측정들을 수신하고 감산하여, 미지-미지의 TDOA 값
Figure 112013009031179-pct00014
을 획득하고, 이 값을 컴퓨터의 메모리(191)의 위치(192)에 (동작(204)에서) 중앙집중적으로 저장한다. 대안적으로, 분기(202A)가 수행된 경우, 비기준 무선 트랜시버(150BI) 자체가 동작(203)에서 2개의 TOA 측정들을 (서버 내의 ALU를 이용하여) 로컬로 감산하여 미지-미지의 TDOA 값
Figure 112013009031179-pct00015
을 획득하고, 이 값을 동작(204A)에 따라 백홀 링크(189)를 통해 컴퓨터(190)로 (트랜시버들의 ID들과 함께) 송신하고, 컴퓨터(190)는 이 수신된 값을 동작(204)에 따라 중앙집중적으로, 예를 들어, 메모리(191)의 위치(192)에 저장한다(도 1a 참조).
앞서 설명된 동작들(201, 202 및 203)(분기(202A)를 포함함)은 구성에 따라 필요한 만큼 자주 반복된다. 예를 들어, 추가적인 TOA 측정
Figure 112013009031179-pct00016
은, 공지의 위치
Figure 112013009031179-pct00017
를 갖는 기준 무선 트랜시버(150RB)로부터의 신호(160IB)의 도달 시에, 도 1b에 도시된 바와 같이 비기준 무선 트랜시버(150BI)에 의해 (도 2의 동작(201)에 따라) 수행될 수 있다. 위치
Figure 112013009031179-pct00018
는, 예를 들어, 건물(30)의 창문(31)을 통해 기준 무선 트랜시버(150RB)에 의해 수신되는, 위성들(20)로부터의 신호들의 이용에 의해 (또는 대안적으로 매크로 기지국들(10)로부터의 신호들에 의해) 공지될 수 있음을 주목한다.
간략화를 위해, 도 1a 내지 도 1e는 하나의 매크로 기지국(10) 및 하나의 위성(20)을 도시한다. 매크로 기지국들 또는 위성들(예를 들어, GPS 위성들)로부터의 신호들을 이용하여, 예를 들어, 기준 무선 트랜시버(150RB)의 위치를 계산하기 위해, 적어도 3개의 이러한 매크로 기지국들 또는 4개의 이러한 위성들이 필요할 수 있음을 이해한다. 따라서, 기지국(10) 및 위성(20)은, 종래의 수단을 통해 기준 무선 트랜시버의 위치를 결정하기에 충분한 수의 기지국들 및 위성들의 세트를 표현할 수 있다.
그 후, 본 명세서에서는 또한 미지-기지 TDOA 값으로 지칭되는 다른 유형의 TDOA 값이 측정들
Figure 112013009031179-pct00019
및
Figure 112013009031179-pct00020
의 쌍 사이의 차로서 (도 2의 동작(203)에 따라) 컴퓨팅될 수 있고, 이 값은 도 1b에 도시된 바와 같이 컴퓨터(190)에 의해 메모리(191)의 다른 위치(193)에 저장될 수 있다. 도 1c에 도시된 예에서, 건물(30) 내에서 또한 비기준 무선 트랜시버(150BI)에 의해 감지될 수 있는 신호들을 갖는, 건물(30) 내의 4개의 무선 트랜시버들(150BJ, 150RA, 150RB 및 150BK)이 존재한다. 따라서, 비기준 무선 트랜시버(150BI)는 각각의 신호들(160IJ, 160IA, 160IB 및 160IK)의 도달 시간들로서 총 4개의 TOA 측정
Figure 112013009031179-pct00021
,
Figure 112013009031179-pct00022
,
Figure 112013009031179-pct00023
및
Figure 112013009031179-pct00024
을 수행한다. 따라서, 도 1c에 도시된 바와 같이, 다음 6개의 TDOA 값들(171)이 컴퓨팅되고 메모리(191)에 저장된다: 하나의 미지-미지의 TDOA 값
Figure 112013009031179-pct00025
, 4개의 미지-공지의 TDOA 값, 즉,
Figure 112013009031179-pct00026
,
Figure 112013009031179-pct00027
,
Figure 112013009031179-pct00028
및
Figure 112013009031179-pct00029
, 및 하나의 공지-공지의 TDOA 값
Figure 112013009031179-pct00030
.
도 1c의 메모리(191)가 6개의 TDOA 값들(171)을 포함할지라도, 이들 중 오직 3개만 선형적으로 독립적이고, 따라서 유용한 정보를 제공한다. 예를 들어, TDOA
Figure 112013009031179-pct00031
는
Figure 112013009031179-pct00032
이기 때문에 2개의 다른 TDOA 값들, 즉
Figure 112013009031179-pct00033
와
Figure 112013009031179-pct00034
의 합에 의해 획득될 수 있고, 따라서, TDOA
Figure 112013009031179-pct00035
는 어떠한 추가적 정보도 제공하지 않는다. 컴퓨터(190)는 동시의 수식들의 세트를 풀기 전에 도 2의 동작(206)에서 메모리(191) 내의 선형적으로 독립적인 TDOA 값들의 세트를 선택할 수 있다. 이 선택은 TOA 및/또는 TDOA 측정들의 이용가능한 품질에 기초할 수 있다. 예를 들어, 무선 트랜시버에서 TOA 또는 TDOA 측정들을 수행할 때, 무선 트랜시버는 또한 측정의 품질을 추정할 수 있다. 이 품질은 표준 편차, 또는 신호-대-잡음비와 같은 다른 측정치일 수 있다. 선형적으로 독립적인 TDOA 값들을 선택할 때, 더 양호한 품질(예를 들어, 더 낮은 표준 편차 또는 더 높은 신호-대-잡음비)을 갖는 이러한 값들이 선택될 수 있다.
대안적으로, 도 1c의 무선 트랜시버(150BI)와 같은 무선 트랜시버는 선형적으로 독립적인 TDOA 값들을 컴퓨터(190)에 오직 전송할 수 있거나, 컴퓨터(190)는 선형적으로 독립적인 TDOA 값들을 메모리(191)에 저장하기 전에 이들을 오직 계산할 수 있다. 선형적으로 독립적인 TDOA 값들은, 예를 들어, 도 1c의
Figure 112013009031179-pct00036
와 같은 하나의 기준 TOA 측정을 선택하고, 그로부터 다른 TOA 측정들
Figure 112013009031179-pct00037
,
Figure 112013009031179-pct00038
및
Figure 112013009031179-pct00039
을 감산함으로써 무선 트랜시버(150BI)에서 또는 컴퓨터(190)에서 획득될 수 있다.
상기 설명된 동작들(201 내지 203)은 그 후 다른 비기준 무선 트랜시버(150BJ)에 의해 반복되어, 도 1d에 도시된 바와 같은 다른 6개의 TDOA 값들(172)을 도출하고, 이 값들 중 서브세트만이 선형적으로 독립적일 수 있다. 아울러, 앞서 설명된 동작들(201 내지 203)은 또한 또 다른 비기준 무선 트랜시버(150BK)에 의해 반복되어, 도 1e에 도시된 바와 같은 다른 6개의 TDOA 값들(173)을 도출할 수 있고, 이 값들 중 또한 서브세트만이 선형적으로 독립적일 수 있다.
따라서, 3개의 비기준 무선 트랜시버들(150BI, 150BJ, 및 150BK) 각각에 의해 수행된 TOA 측정들이 각각의 TDOA 값들을 컴퓨팅하기 위해 이용된 후, 총 18개의 TDOA 값들(170)이 메모리(191)에 존재한다. 모든 이러한 18개의 TDOA 값들(170) 또는 18개의 TDOA 값들(170) 중 선형적으로 독립적인 서브세트는 그 후, 3개의 미지의 위치들
Figure 112013009031179-pct00040
,
Figure 112013009031179-pct00041
,
Figure 112013009031179-pct00042
의 좌표들을 결정하기 위한 동시의 수식들을 풀기 위해, 소프트웨어 패키지의 명령들을 실행하는 컴퓨터(190)에 의해 동작(206)(도 2)에서 이용된다. 소프트웨어 패키지의 실행 시에, 컴퓨터(190)는 수식들의 세트를 동시에 풀기 위해 하나 또는 그 초과의 행렬 연산들(또한 벡터 연산들로 지칭됨)을 수행한다. 수식들을 푼 후, 컴퓨터(190)는 정규의 방식으로 이용하기 위해, 비기준 무선 트랜시버들(예를 들어, 비기준 무선 트랜시버들(150BI, 150BJ 및 150BK))의 위치들을 메모리(191)에 저장한다.
설명되는 실시예들의 선택적인 양상들에서, 비기준 무선 트랜시버들(150BI, 150BJ 및 150BK)은 미지의 위치들
Figure 112013009031179-pct00043
,
Figure 112013009031179-pct00044
,
Figure 112013009031179-pct00045
을 갖는 것에 부가하여 미지의 동기의 각각의 클럭들 tI, tJ 및 tK를 갖는다. 따라서, 트랜시버들(150BI, 150BJ 및 150BK)은, 서로에 대해 그리고 기준 무선 트랜시버들(150RA 및 150RB)이 동기화된 공통 클럭에 대해 미지의 시간 오프셋들로 클러킹된(clocked) 무선 신호들을 송신한다. 따라서, 설명되는 실시예들의 이러한 양상들에서, 내부 클럭들 tI, tJ 및 tK의 시간 오프셋들 또는 이들 사이의 RTD들을 추가적으로 식별하기 위해, 수식들이 컴퓨터(190)에 의해 풀릴 수 있다. 그 후, 설명되는 실시예들의 양상에 따라, 컴퓨터(190)에 의해 획득된 시간 오프셋들은 동작(207)에 따라 비기준 무선 트랜시버들(150BI, 150BJ 및 150BK)에 송신될 수 있다.
따라서, 무선 트랜시버들(150BI, 150BJ 및 150BK)은 미지의 위치들에서 측정된 복수의 TDOA 값들을 컴퓨터(190)에 송신하고, 그 다음, 무선 트랜시버들(150BI, 150BJ 및 150BK)은, 무선 네트워크에서 이용되는 공통 클럭 및 복수의 TDOA 값들에 적어도 부분적으로 의존하는 시간 오프셋을 컴퓨터(190)로부터 다시 수신한다. 그 다음, 무선 트랜시버들(150BI, 150BJ 및 150BK)은 동작(208)에 따라 자신들의 각각의 내부 클럭들을 리셋하여, 공통 클럭에 동기화할 수 있다. 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 무선 트랜시버들(150BI, 150BJ 및 150BK)은 모바일 무선 트랜시버들(120)(예를 들어, 셀 폰)로부터의 접속 요청들을 허용하기 위해 셋업되는 프로세스에서 새로운 베이스 무선 트랜시버들임을 주목한다. 베이스 무선 트랜시버들(150BI, 150BJ 및 150BK)은 통상적으로 고정식이고, 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 백홀 링크(189)에 접속될 수 있음을 주목한다. 셋업 동안, 새로운 베이스 무선 트랜시버들(150BI, 150BJ 및 150BK)의 위치들은 (셀 폰들과 같은) 모바일 무선 트랜시버들로의 접속들을 제공하기 위해 이용되기 전에, 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 결정된다.
트랜시버들(150BI, 150BJ 및 150BK)은 시간들 tI, tJ 및 tK의 추정치들 또는 이들 사이의 RTD들에 기초하여 동작(208)에서 자신들의 내부 클럭들을 전진시키거나 지연시킬 수 있고, 따라서 통신 네트워크를 효율적으로 동기화시킨다. 예를 들어, 트랜시버들(150BI, 150BJ 및 150BK)은, 전체 네트워크의 RTD들이 제로 또는 임의의 다른 고정값이 되게 하는 방식으로 자신들의 클럭들을 조정할 수 있다.
방금 설명된 내부 클럭들의 리셋 이후, 비기준 무선 트랜시버들(150BI, 150BJ 및 150BK)은 앞서 설명된 도달 시간들의 측정들을 반복할 수 있고, 그 후 TDOA 값들이 다시 컴퓨팅될 수 있다. 그에 따라, 컴퓨터(190)는 다시 컴퓨팅된 TDOA 값들을 획득하고, 여기서 각각의 다시 컴퓨팅된 TDOA 값은, 동기화된 내부 클럭들을 갖는 트랜시버들(150BI, 150BJ 및 150BK) 중 하나에 의해 수행된 한 쌍의 반복된 측정들 사이의 차를 식별한다. 이에 후속하여, 컴퓨터(190)는, 다시 컴퓨팅된 TDOA 값들 및 기준 트랜시버들(150RA, 150RB)의 공지의 위치들에 기초하여, 비기준 무선 트랜시버들(150BI, 150BJ 및 150BK)의 미지의 위치들을 오직 재계산하기 위해 이제 동시의 수식들을 또 푼다(즉, 다시 푼다). 이제 RTD들이 공지(예를 들어, 제로)이기 때문에, 이 스테이지에서는 오직 미지의 위치들만 다시 계산된다. 그 다음, 서버 컴퓨터(190)는 정규의 방식으로 장래의 이용을 위해, 다시 계산된 위치들을 메모리(191)에 저장한다.
설명되는 실시예들의 특정한 양상들에서, 컴퓨터(190)는, 동작(209)에 따라 각각의 비기준 무선 트랜시버를 무선 통신 네트워크에 (예를 들어, 펨토 기지국으로서) 참여하도록 인가할지 여부를 결정하기 위해 메모리(191)에 저장된 위치들을 이용할 수 있다. 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 컴퓨터(190)는 또한 특정한 네트워크 엘리먼트들에 의해 자신의 위치가 요청된 경우, 각각의 비기준 무선 트랜시버에서 사용하기 위해 (예를 들어, 메모리(191)로부터 리트리브된) 자신의 위치를 각각의 비기준 무선 트랜시버에 송신하고, 펨토 기지국은, 예를 들어, 펨토 기지국에 접속된 이동국이 긴급상황 호출을 수행할 수 있는 경우, 그 요청된 엔티티에 자신의 위치를 송신할 수 있다.
무선 트랜시버는, 예를 들어, 백홀 링크(189)를 통해 컴퓨터(190)에 의해 결정되고 공급되는 그 무선 트랜시버의 지리적 위치를 수신하고 장래의 이용을 위해 자기 자신의 로컬 메모리에 저장할 수 있다. 예를 들어, 무선 트랜시버(150BI, 150BJ 및 150BK)는 요청 시에 다른 네트워크 엔티티에, 예를 들어, 운영 및 관리(O&M) 컴퓨터(198)(도 7b)에 자신들의 저장된 위치들을 리포팅할 수 있다. 따라서, 비기준 무선 트랜시버들의 식별된 위치들은, 허가된 영역들 내의 무선 트랜시버들의 동작과 관련된 정부 규제들에 부합하도록 정규의 방식으로 이용된다. 하나의 이러한 예에서, 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 식별된 비기준 무선 트랜시버의 위치는, 예를 들어, O&M 컴퓨터(198)의 조작자에 의해 비기준 무선 트랜시버의 위치가 진정한 것으로 승인된 후, 그 비기준 무선 트랜시버를 무선 통신 네트워크에 참여하도록 인가하기 위해 이용된다.
다른 예로, 긴급상황 호출을 개시하기 위해 (모바일 폰 또는 랩탑과 같은) 사용자 장비가 무선 트랜시버에 접속되고 그와 통신하는 경우, 무선 트랜시버의 위치는 사용자 장비의 위치의 추정치를 구조 요원에게 공급하기 위해 이용될 수 있다. 설명되는 실시예들의 특정한 양상들에서, 무선 트랜시버(150BI)의 위치는, 이 무선 트랜시버(150BI)에 (유선으로 또는 무선으로) 접속된 사용자 장비(UE)에 대한 위치 추정치로서 이용될 수 있다. 그 후, 이러한 식별된 위치는 또한, 그 무선 트랜시버(150BI)로부터 긴급상황 전화 호출(예를 들어, 이동국의 무선 트랜시버로부터 미국의 긴급상황 전화 번호 911에 접속되는 호출)을 발신하는 경우 이용될 수 있다.
요약하면, 적어도 2개의 유형들의 도달 시간차(TDOA) 값들은 다음과 같이 컴퓨팅된다: (a) 미지의 위치들에 위치된 2개의 비기준 무선 트랜시버들에 의해 송신된 신호들의, 또한 미지의 위치에 있는 비기준 무선 트랜시버에 의한 TOA 측정들 사이의 차로서 미지-미지의 TDOA 값이 컴퓨팅되고, (b) 미지의 위치로부터의 비기준 무선 트랜시버에 의해 송신된 신호의 TOA 측정과, 공지의 위치로부터의 기준 무선 트랜시버에 의해 송신된 다른 신호의 다른 TOA 측정 사이의 차로서 미지-공지의 TDOA 값이 컴퓨팅된다. 비기준 무선 트랜시버들의 미지의 위치들의 좌표들(및 선택적으로는 내부 클럭들의 시간 오프셋들)을 식별하기 위해, 둘 또는 그 초과의 유형들의 TDOA 값들이 동시의 수식들을 풀기 위해 함께 이용된다.
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 미지의 동기의 내부 클럭들을 이용하는 비기준 무선 트랜시버들에 의해 TOA 측정들이 수행된다. 설명되는 실시예들의 이러한 양상들에서, 동시의 수식들을 푸는 것은 추가적으로, 비기준 무선 트랜시버들의 내부 클럭들의 동기 오프셋들을 도출한다. 따라서, 동시의 수식들을 풀 때 상대적 시간 차들(RTD들)은 이용되지 않고, 그 대신, (예를 들어, 비동기 네트워크들의 경우) 동시의 수식들을 푸는 것으로부터 추가적인 미지의 값들로서 RTD들이 획득된다.
설명되는 실시예들의 특정한 양상들에서, TDOA 값들은 둘 또는 그 초과의 TOA 측정들을 수행하는 각각의 무선 트랜시버 내에서 로컬로 컴퓨팅되고, 로컬로 컴퓨팅된 TDOA 값들은 컴퓨터(또한 "서버"로 지칭됨)로 송신된다. 설명되는 실시예들이 다른 양상들에서, 컴퓨터는 무선 트랜시버들로부터 TOA 측정들을 수신하고, 컴퓨터 자체가 TDOA 값들을 컴퓨팅하는데, 즉, TDOA 값들은 중앙집중적으로 컴퓨팅된다. 따라서, 설명되는 실시예들의 양상에 따라, 컴퓨터는, 로컬로 컴퓨팅된 값들을 무선 트랜시버들로부터 직접 수신함으로써, 또는 무선 트랜시버들에 의해 수행된 TOA 측정들을 수신하고, 동시의 수식들을 풀기 전에 TDOA 값들을 중앙집중적으로 계산함으로써, TDOA 값들을 획득할 수 있다.
예를 들어, 건물(30)(도 1a) 내부에 배치된 펨토들의 네트워크에서, 펨토들의 일부는, GPS/GNSS 또는 매크로 셀 신호들의 수신이 가능할 수 있는 창문들에 근접한 위치와 같은 선호되는 위치들에 배치될 수 있다. 따라서, 네트워크에서 일부 펨토들의 위치는, 독립형 GPS/GNSS, 보조 GPS/GNSS, OTDOA/어드밴스드 순방향 링크 삼변측량(AFLT) 방법들 등과 같은 종래의 수단에 의해 결정될 수 있다. 원칙적으로, 이 기술들은 펨토 내부의 핸드셋 기반 위치 기술들을 이용한다 (즉, 펨토는 위치 결정 및 아키텍쳐의 관점에서 이동국으로서 취급된다). 이러한 종래의 수단을 통해 포지셔닝된 펨토들은 설명되는 실시예들의 특정한 양상들에서 기준 펨토들로서 동작할 수 있다.
네트워크의 다른 펨토들은, GPS/GNSS 위성들 또는 매크로 기지국들로부터 오히려 열악한 신호 수신을 갖거나 어떠한 신호도 수신하지 않는 실내 안쪽에 배치될 수 있다. 그러나, 이 펨토들은 이웃 펨토들로부터 브로드캐스트 신호들을 수신할 수 있다. 펨토들은, 이동국들로서 동작할 때 이웃 펨토들에 의해 수신되고 OTDOA/AFLT 측정들에 이용될 수 있는 브로드캐스트 신호(예를 들어, 파일럿, 동기, 공통 브로드캐스트 신호 등)를 송신하기 위한 (다운링크 송신기와 같은) 송신기를 이용할 수 있다. 그러나, 수신 펨토에서의 OTDOA/AFLT를 위한 신호를 송신하는 펨토들의 위치 또한 미지일 수 있기 때문에, 종래의 삼변측량 기술들은 타당하지 않을 수 있다(즉, 이 기술들은 공지된 송신기들의 위치를 요구한다).
종래의 포지셔닝 접근법에서, 펨토들은 공지의 위치들에 있는 송신기들(예를 들어, 매크로 기지국들 또는 GPS/GNSS 위성들)에 기초하여 위치결정될 수 있다. 종래의 포지셔닝 접근법을 이용하면, 실내 안쪽에 있는 펨토들은 종래의 수단을 통해 이 펨토들의 위치 결정을 허용하는 충분한 GPS/GNSS 또는 매크로 기지국 신호들을 수신하지 못할 수 있다. 설명되는 실시예들에 따르면, 펨토들은 건물(30) 내부에, 예를 들어, 30 미터 x 30 미터 크기의 영역에 배치될 수 있고, 펨토들이 통신 링크를 형성하기에 충분한 강도의 매크로 기지국 신호들을 수신하도록 허용하지 않는 벽들로 둘러싸일 수 있다.
이 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, (예를 들어, 건물(30) 내에서) 미지의 위치들을 갖는 새로운 펨토들(150BI, 150BJ 및 150BK)(도 1a)은, 공지의 위치들에 있는 송신기들(예를 들어, 종래의 수단에 의해 이미 결정된 위치를 갖는 매크로 기지국들 또는 펨토들(150RA 및 150RB))로부터 뿐만 아니라 미지의 위치들에 있는 송신기들(즉, 종래의 수단을 통해서는 결정될 수 없는 위치들을 갖는 펨토들(150BI, 150BJ 및 150BK))로부터 신호들(예를 들어, 파일럿)의 도달 시간들에서의 차를 측정할 수 있다. 네트워크의 모든 TDOA 측정들이 공지 및 미지의 위치들에 있는 송신기들 사이에서 수행될 수 있고, 본 명세서에서 상세히 설명되는 바와 같이, 이 TDOA 측정들의 세트에 기초하여 모든 미지의 펨토 위치들이 한번에(즉, 동시에) 결정될 수 있다.
클러스터 또는 영역 내의 모든 미지의 펨토 위치들의 위치들을 결정하기 위해, 모든 펨토 측정들은 중앙 위치 서버(190)에 송신될 수 있다. 큰 네트워크의 펨토들(즉, 무선 트랜시버들)은 몇몇 클러스터들로 그룹화될 수 있고, 위치 결정은 다른 클러스터와는 독립적으로 각각의 클러스터에 대해 수행된다.
종래의 OTDOA 기반 솔루션의 경우, 미지의 위치들을 컴퓨팅하기 위해, (브로드캐스트 신호들이 펨토들에 의해 송신되는) 시간 오프셋들이 또한 요구된다. 이것은 통상적으로, 송신 시간들을 공통 클럭 또는 시간 베이스(예를 들어, GPS 시간)에 동기화시킴으로써 달성된다. 그러나, 앞서 설명된 바와 같이, GPS 신호 수신은 일부 펨토 위치들에서는 가능하지 않을 수 있고, 따라서, 펨토의 위치가 결정될 수 없을 뿐만 아니라, 펨토 송신 시간은 종래의 수단에 의해서는 동기화될 수 없다.
종래의 OTDOA 솔루션들에서, 네트워크의 위치 측정 유닛들(LMU들)은 송신 시간들을 측정할 수 있다. 그러나, 이러한 접근법은, 종래의 OTDOA에서 송신기들(기지국들) 및 LMU들의 위치가 공지되어 있다는 사실을 이용한다. 실내 환경에서, 일부 송신기들은, 매크로 기지국들 및/또는 위성 신호들의 도달범위 밖에 배치될 수 있고, 따라서 이 LMU 접근법은 적용가능하지 않을 수 있다.
대신에, 이 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 펨토들의 미지의 송신 시간들은, 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이, 내비게이션 솔루션의 일부로서 위치들을 계산하는 것에 부가하여 컴퓨터(190)에 의해 자동으로 계산될 수 있다. 매크로 기지국들(또는 종래의 수단(예를 들어, GPS)을 통해 결정될 수 있는 위치들을 갖는 일부 펨토들)이 동기화된 것으로 가정하면, 펨토들의 송신 시간들 또한 내비게이션 솔루션의 일부로서 결정되어, 그 후 펨토 송신 시간들을 매크로 네트워크에 동기화시키는데 이용될 수 있기 때문에, 이 접근법은 네트워크의 모든 펨토들로부터의 송신들이 동일한 시간 베이스에 동기화되도록 허용할 수 있다. 필수적으로, 펨토들의 송신 시간들은 RTD들을 제로와 동일하게 하는 추정된 송신 시간들에 기초하여 조정될 수 있다. 따라서, 이러한 설명되는 실시예의 몇몇 양상들에서, 컴퓨터(190)는 펨토 위치 문제를 해결할 뿐만 아니라 펨토 동기 문제를 해결한다.
펨토 위치(및 송신 시간) 솔루션은 또한, 각각의 비기준 펨토에 대한 평균 위치/시간을 컴퓨팅하기 위해, 정기적 인터벌들로 펨토들의 위치/시간 계산을 수행하고 동일한 클러스터로부터의 측정들의 다수의 세트들을 이용하는 컴퓨터(190)에 의해 개선될 수 있다. 펨토들은 비교적 고정식이고, 예를 들어, 이동국 위치 결정에 비해 더 긴 측정/평균 시간들이 가능하다는 사실에 기초하여, 정기적 인터벌들의 반복된 측정들의 이용은 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서 효과적이다.
본 명세서에서 설명되는 유형의 방법을 이용하여, 비기준(즉, 미지의 위치를 갖는) 펨토들의 위치 및 송신 시간들이 일단 결정되면, 모든 이 비기준 펨토들의 위치는 컴퓨터(190)의 펨토 위치 데이터베이스에서 업데이트될 수 있고, 그 다음 (이제 공지의 위치들 및 송신 시간들을 갖는) 이러한 펨토들은 새로운 기준 펨토들로서 이용될 수 있다. 임의의 후속적인 새로운 TDOA 측정들이 펨토들의 위치를 추가로 개선하기 위해 이용될 수 있는데, 예를 들어, 공지의 위치들에서 더 많은 기준 펨토들의 이용은 수식들의 동시의 세트에서 풀릴 미지값들의 수를 감소시키고, 따라서, 추정들의 정확도를 개선시킬 수 있다. 새로운 펨토들이 그 영역에 배치될 때마다, 이전에 위치된 펨토들은 그 새로 배치된 펨토들을 위치결정하기 위한 새로운 기준 펨토들로서 이용될 수 있다.
본 명세서에서 이러한 설명되는 실시예들의 다양한 양상들은 펨토 포지셔닝에 특정되지 않는다. 따라서, 무선 디바이스들이 몇몇 브로드캐스트 또는 다른 무선 신호를 수신 및 송신하고 TOA 또는 TDOA 측정들을 수행할 수 있는 경우, 네트워크의 임의의 유형의 무선 디바이스들(예를 들어, 이동국들)의 위치들이 추정될 수 있음을 이해해야 한다.
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 무선 통신 네트워크는 도 4a의 동작(401)에 따라 파일럿 신호들을 송신하는 몇몇 매크로 기지국들(예를 들어, 도 1a의 스테이션(10))을 포함한다. 또한, 방금 설명된 무선 통신 네트워크는 또한, 도 4a의 동작(402)에 따라 파일럿 신호들을 또한 송신하는 몇몇 펨토들(150)(도 4b 참조)을 포함한다. 방금 설명된 무선 통신 네트워크에서, 매크로 기지국들(10)은 예를 들어, GPS 시간 및/또는 백홀 링크(189)를 통해 또한 수신될 수 있는 임의의 다른 시간에 동기화된 공통 시간 베이스에 동기화된 자신들의 내부 클럭들을 갖는다. 그러나, 설명되는 실시예들의 양상에 따라, 펨토들(150)은 도 2의 방법이 수행되기 전에 초기에 동기화될 필요는 없을 수 있다. 펨토들(150) 중 일부는 공지의 위치들 및 타이밍을 가질 수 있고 (예를 들어, GPS 신호들이 펨토들에서 수신될 수 있는 경우), 이러한 펨토들은 기준 펨토들을 구성한다 (예를 들어, 앞서 설명된 기준 무선 트랜시버들(150RA 및 150RB) 참조). 펨토들(150) 중 다른 것들은 미지의 위치들 및/또는 송신 시간들을 갖고 (예를 들어, 앞서 설명된 비기준 무선 트랜시버들(150BI 내지 150BK) 참조), 이 미지값들은 다음과 같이 컴퓨터(190)에 의해 계산된다.
구체적으로, 동작(403)에서, 컴퓨터(190)는, 클러스터의 식별 및 그 클러스터 내에 포함된 모든 펨토들의 식별자들의 리스팅(listing)을 O&M 컴퓨터(198)(도 7b 참조)로부터 수신한다. 클러스터는, 클러스터 내의 펨토들이 서로의 파일럿 신호들을 수신 및 측정할 수 있도록 충분히 근접해 있는 임의의 방식으로 O&M 컴퓨터(198)에 의해 형성될 수 있다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 컴퓨터(190)는, 하드 디스크 또는 정적 RAM과 같은 비일시적 메모리(192)에 (예를 들어 이진(binary) 형태로) 저장될 수 있는 컴퓨터 명령들(421)을 실행함으로써 도 4a에 도시된 다양한 동작들을 수행하는 하나 또는 그 초과의 프로세서(들)(194)를 포함할 수 있는 위치 서버이다. 공지된 기준 펨토들 및 매크로들의 위치(422) 뿐만 아니라 무선 통신 네트워크 내의 모든 펨토들 및 매크로들의 셀 식별자들, 주파수들 등과 같은 빈번하게 변하지 않는 다른 정보(423)가 또한 비일시적 메모리(192)에 저장될 수 있다. 컴퓨터(190)는, 앞서 설명된 클러스터 식별 및 펨토 ID들의 리스팅을 보유하는 메모리(193)와 같은 추가적 메모리들을 포함할 수 있다.
도 4a를 다시 참조하면, 클러스터 및 리스팅의 수신에 응답하여, 컴퓨터(190)는 각각의 펨토의 측정들을 획득하기 위해 클러스터 내의 각각의 펨토의 폴링(polling) 프로세스를 시작한다. 구체적으로, 동작(404)에서, 컴퓨터(190)는 루프 카운터 i의 값을 1로 설정하고 그 다음, 동작(405)으로 이동한다. 동작(405)에서, 컴퓨터(190)는, 수신되고 있는 임의의 신호들의 측정들(예를 들어, TOA 또는 TDOA)의 수행을 개시하도록 펨토 i(설명되는 실시예들의 특정한 양상들에서 리스팅 내에서 처음 식별된 펨토일 수 있음)에 요청하기 위한 커맨드를 송신하기 위해 백홀 링크(189)를 이용할 수 있다. 실시예에 따라, 컴퓨터(190)는, 도달 시간차(TDOA) 값들을 생성하기 위해 측정될 신호들을 갖는 무선 트랜시버들의 리스팅을 미지의 위치에 있는 펨토 i에 추가적으로 송신한다.
백홀 링크(189)로부터 수신된 커맨드에 응답하여, 펨토 i는 다음과 같이 동작(406)을 수행한다. 구체적으로, 펨토 i는 주파수내(intra-frequency) 측정들을 수행하기 위해, 자신과 동일한 주파수 상에서 송신하고 있는 임의의 이웃 펨토들 및/또는 매크로들에 대해 탐색한다. 구체적으로, 이를 수행하기 위해, 펨토 i는 자신의 다운링크 송신기(다운링크 송신을 위한 수단으로 구성됨)를 턴오프하고, 이웃 펨토들 및 매크로들의 파일럿 신호들을 탐색하는데; 예를 들어, 펨토 i는 수신된 이웃 파일럿 신호들의 도달 시간(TOA)을 측정하고, TOA 측정들을 쌍으로(pairwise) 감산함으로써 TDOA들을 계산한다. 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 미지의 위치에 위치된 펨토 i는, 도달 시간차(TDOA) 값들을 생성하기 위해 이용될 신호들을 갖는 무선 트랜시버들의 리스팅을 백홀 링크(189)로부터의 커맨드와 함께 수신한다. 이 리스팅은, 파일럿 신호 구성에 대한 정보(예를 들어, 이용된 코드들 등)와 같은, 측정들을 수행할 펨토 i에 의해 이용될 수 있는 다른 보조 데이터 정보를 포함할 수 있다. 따라서, 이 스테이지에서, 펨토 i는, 백홀 링크(189)로부터 수신되는 리스팅에서 식별되는 무선 트랜시버들로부터의 파일럿 신호들에 대해 탐색한다.
다른 곳에서 주목되는 바와 같이, 대안은, 수신된 신호들 사이에서 상호-상관 연산들을 수행함으로써, 펨토 i가 TDOA를 스스로 측정하는 것이다. 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 펨토 i는 적절한 시간 기간 동안 파일럿 신호 측정의 코히어런트(coherent) 누산을 수행하고, 그 후 몇몇 코히어런트 누산 결과들의 넌-코히어런트 누산들을 수행한다. 예를 들어, 3GPP 롱 텀 에볼루션(LTE) 표준에 따른 통신 네트워크에서, 파일럿 신호는, 일 서브프레임 동안 코히어런트하게 누산되고 그 후 몇몇 서브프레임들 동안 넌-코히어런트 누산이 후속될 수 있는 포지셔닝 기준 신호들(PRS)일 수 있다. LTE는, 3GPP Mobile Competence Centre, c/o ETSI 650, route des Lucioles, 06921 Sophia-Antipolis Cedex, FRANCE의 우편 주소를 갖는 "3세대 파트너쉽 프로젝트" (3GPP)로 명명된 조직으로부터의 그리고 http://www.3gpp.org/에서 인터넷 상에서의 문서들에서 설명된다.
감지될 수 있는 (예를 들어, 미리 설정된 임계치 위에 있는) 모든 신호들(예를 들어, 파일럿 신호들)에 대해 TDOA들이 컴퓨팅 및/또는 측정된 후, 펨토 i는 자신의 다운링크 송신기를 다시 턴온시킨다. 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 펨토 i는 주파수간(inter-frequency) 측정들을 수행하기 위해, 다른 주파수 상에서 송신하는 이웃 펨토들/매크로들에 대해 추가적으로 탐색하고, 자신의 다운링크 송신기를 턴오프시키지 않고 이를 수행한다.
다음으로, 동작(407)에서, 펨토 i는, 각각의 TDOA들을 형성하기 위해 이용된 신호들을 갖는 펨토들 및/또는 매크로들의 아이덴티티들(예를 들어, 셀 아이덴티티들) 및 측정치들의 일부 또는 전부를 리턴하기 위해 백홀 링크(189)를 이용한다. 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 펨토 i는 서로에 대해 선형으로 독립적인 이러한 TDOA 값들(즉, 서로 가산 또는 감산함으로써 획득될 수 없는 값)만을 동작(407)에서 리턴하도록 구성된다. 그러나, 설명되는 실시예들의 다른 양상들에서, 펨토 i는, 측정들이 선형으로 의존적인지 여부와 무관하게 모든 측정들을 리턴하고, 이 경우, 컴퓨터(190)는 선형으로 의존적인 값들을 제거하기 위해 도 6a에 도시된 유형의 방법을 수행한다.
컴퓨팅된/측정된 TDOA들의 수신 시에, 컴퓨터(190)는, 식별된 클러스터에 대한 리스팅 내의 모든 펨토들로부터 측정들이 수신되었는지 여부를 (도 4a의 동작(408)에 따라) 체크한다. 모든 펨토들로부터 측정들이 수신되지 않았다면, 제어는 동작(409)으로 전이하여, 루프 카운터 i가 1만큼 증분되고, 그 다음, 제어는 (앞서 설명된) 동작(405)으로 리턴한다. 식별된 클러스터에 대한 리스팅 내의 모든 펨토들이 측정들을 리포팅한 경우, 동작(408)의 결과는 예(yes)이고, 제어는 동작(410)으로 이동한다. 동작(410)에서, 컴퓨터(190)는, 동시의 수식들의 세트 내의 기준 펨토들 및/또는 매크로들의 모든 수신된 TDOA 값들 및 좌표들을 이용하여, 모든 펨토 위치들(및 선택적으로는 시간 오프셋들)을 계산한다. 다음으로, 컴퓨터(190)는 계산된 위치들 및 시간 오프셋들을 동작(411)에 따라 메모리(191)(도 4b 참조)에 저장한다. 본 발명의 양상에 따라, 컴퓨터(190)는, 96GB의 랜덤 액세스 메모리(RAM)를 포함하는, ORACLE사로부터 이용가능한 Sun Fire X2270 M2 서버, 및 INTEL사로부터 이용가능한 Xeon 프로세서 5600과 같은 임의의 서버 유형의 컴퓨터일 수 있다.
설명되는 실시예들의 양상에 따라, 메모리(191)에 저장된 펨토 위치들은 정규의 방식으로(예를 들어, 펨토들을 무선 네트워크에 참여하도록 인가하기 위한 방식 그리고/또는 긴급상황 전화 호출을 찾기(place) 위한 방식 등으로) 장래에 이용될 수 있다. 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 메모리(191) 내의 시간 오프셋들은 동작(412)에 따라 펨토들(150)에 전송되고, 차례로, 펨토들(150)은 이 시간 오프셋들을 이용하여 자신들의 내부 클럭들을 (동작(413)에서) 리셋하여, 동기 네트워크를 도출한다. 그 후, 컴퓨터(190)는, 예를 들어, 동작(414)에 따라 루프 카운터를 1로 초기화하고 (앞서 설명된) 동작(405)으로 리턴함으로써, 이제 동기 네트워크에 대해 (동작(413)의 관점에서) 앞서 설명된 측정 프로세스를 반복할 수 있다. 이 스테이지에서, (각각의 비기준 무선 트랜시버에 대해 시간 베이스가 계산될 필요가 없는 것으로 가정하면) 요구되는 것보다 더 많은 수식들이 존재할 수 있고, 따라서, 또한 도 3c 및 도 3d를 참조하여 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이 비기준 펨토들에 대한 개선된 위치 추정들이 획득될 수 있음을 주목한다.
도 4a의 상기 설명에서, TDOA들이 펨토들(150)에 의해 컴퓨터(190)로 송신되는 것으로 설명될지라도, 설명되는 실시예들의 다른 양상들에서는, 그 대신 TOA들이 송신된다. 따라서, 설명되는 실시예들의 이러한 양상들에서, 컴퓨터(190)는 프로세서(194)의 산술 논리 유닛(ALU) 내의 감산기(197)를 이용하여, 수신된 TOA들의 쌍별(pair-wise) 감산을 수행하고, 도 4c에 도시된 바와 같은 TDOA들을 획득한다. 그 다음, 이제 획득된 TDOA 값들은 앞서 설명된 바와 같이 프로세싱되고, 따라서 도 4c의 나머지 블록들은 (완전히 도시되지 않았지만) 도 4b와 동일하다.
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 프로세서(194)는 도 5a에 도시된 방법을 수행하도록 소프트웨어(421)에 의해 프로그래밍된다. 구체적으로, 동작(501)에서, 프로세서(194)는, 도 4a를 참조하여 앞서 설명된 바와 같이 클러스터 내에서 미지의 위치들에 위치된 n개의 무선 트랜시버들로부터 TDOA의 측정들을 수집하고, 그 다음, 프로세서(194)는 도 5d에 도시된 바와 같이, TDOA들을 유지하기 위해 길이 Nz의 1차원 벡터(521)를 구축한다. 길이 Nz는 클러스터 내의 "n"개의 비기준 무선 트랜시버들 각각으로부터, 벡터(521) 내의 선형으로 독립적인 측정들의 수의 합, 즉, N1, N2, ... Nn의 합이다.
도 5d에서, 벡터(521)는 Nz개의 TDOA들, 즉, 제 1 비기준 무선 트랜시버로부터의 측정들에 대한 TDOA1,1 TDOA1,2 ... TDOA1,N1, 제 2 비기준 무선 트랜시버로부터의 측정들에 대한 TDOA2,1 TDOA2,2 ... TDOA2,N2 등을 유지한다. 따라서, 벡터(521)에서, 제 1 인덱스는 어느 트랜시버가 측정을 수행했는지를 식별하고, 제 2 인덱스는 얼마나 많은 총 측정들이 수행되었는지를 식별한다. 트랜시버로부터의 3개의 측정들 중, 제 1 측정 및 제 2 측정의 합으로서 제 3 TDOA 측정이 획득될 수 있으면, 제 3 측정은 선형으로 의존적이기 때문에 벡터(521)로부터 배제된다. 벡터(521)는, 각각의 무선 트랜시버로부터 수신된 측정들의 수에 따라 변하는 길이를 갖는 동적 벡터이다.
벡터(521)에 추가하여, 프로세서(194)는 또한, 트랜시버들로부터의 신호들이 각각의 트랜시버에서 수신되는 그 트랜시버들의 식별자들을 유지하기 위해 다른 벡터(522)(도 5d 참조)를 준비 및 유지할 수 있다. 예를 들어, 벡터(521)의 제 1 값, 즉 TDOA1,1은, "이웃 트랜시버 1의 ID"를 갖는 이웃 트랜시버와 "측정 트랜시버 1의 ID"를 갖는 측정 트랜시버로부터의 신호들 사이의 차를 컴퓨팅함으로써 획득된다. 벡터(522)의 트랜시버들의 리스트는 벡터(521)의 TDOA 측정들의 리스트와 동일한 순서(즉, 동일한 시퀀스)로 구성된다. 벡터(521)에서의 각각 측정은 벡터(522)에서 2개의 송신기들을 요구하기 때문에, 벡터(521)에서 주어진 트랜시버 i에 대한 Ni개의 엔트리들의 각각의 세트에 대해 벡터(522)에서 Ni+1개의 엔트리들이 존재함을 주목한다.
도 5a를 참조하면, 동작(501)이 수행된 후, 펨토들(150)이 선형으로 의존적인 측정들을 전송하도록 허용되면, 동작(502)이 수행될 수 있다. 구체적으로, 동작(502)에서, 프로세서(194)는, TDOA 벡터(521)에 저장된 선형으로 의존적인 TDOA들이 존재하는지 여부를 체크한다. 존재한다면, 트랜시버 ID 벡터(522)(도 5d 참조)로부터의 대응하는 트랜시버 ID들과 함께 선형으로 의존적인 TDOA들이 TDOA 벡터(521)로부터 제거된다. 따라서, 이제 TDOA 벡터(521)는 길이 Nm을 갖는다. 동작들(501 및 502) 모두의 종료 시에, 프로세서(194)는 이 TDOA 측정 벡터(521)를 이용하여, 벡터 r을 초기화하고, 그 후 동작(503)으로 이동한다. 동작(503)에서, 프로세서(194)는, TDOA 측정들의 총 수 Nm이 3n보다 큰지(Nm>3n) 여부를 체크하고, 여기서 n은 트랜시버들의 수이고, 3n은 미지값들의 수(트랜시버 당 3개의 미지값들, 즉, x-좌표, y-좌표 및 시간 베이스)이다. 이 설명은 2-차원 위치 추정치들, 즉, x-좌표 및 y-좌표를 고려함을 주목한다. 3-차원 위치(x-좌표, y-좌표, z-좌표)의 경우, 미지값들의 수는 4일 것이고, 따라서 수집된 TDOA 측정들의 수는 그에 따라 4n보다 커야 한다. 동작(503)에서의 결과가 아니오(no)이면, 이 결과는, 미지값들의 수를 계산하기에 충분한 수식들이 존재하지 않음을 표시하고, 따라서 프로세서(194)는 동작(504)으로 이동한다. 동작(504)에서, 프로세서(194)는 n개의 트랜시버들로부터의 측정들을 다시 스케줄링하거나 다른 클러스터를 선택하도록 결정한다(클러스터의 영역을 확대하거나 감소시킴으로써, 더 많거나 더 적은 트랜시버들이 클러스터에 포함될 수 있다). 동작(503) 이후, 프로세서(194)는 앞서 설명된 동작(501)으로 리턴한다.
동작(503)에서의 결과가 예이면, 프로세서(194)는 동작(505)으로 이동하여, 클러스터가 연결된 그래프를 형성하는지 여부, 즉, 클러스터에 속하는 것으로 식별된 트랜시버들 모두가 트랜시버들 중 임의의 트랜시버로부터 도달가능한지 여부를 체크한다. 앞서 언급된 바와 같이, 연결 그래프는 펨토들 사이의 연결들을 도시하는 도 3b에 도시된다. 특정한 펨토와 클러스터 내의 모든 다른 펨토들 중 임의의 펨토 사이에 어떠한 신호(즉, 측정)도 존재하지 않으면, 클러스터는 연결된 그래프를 형성하지 않는다. 따라서, 동작(505)에서 답이 아니오이면, 프로세서(194)는 (앞서 설명된) 동작(504)으로 이동한다.
동작(505)의 결과가 예이면, 이 결과는, 수식들의 세트가 준비되고 풀릴 수 있음을 표시한다. 따라서, 프로세서(194)는 각각 동작들(506, 507 및 508)에 따라 3개의 벡터들(x 및 y 좌표들 각각에 대한 2개의 벡터들(523 및 524) 및 송신 시간에 대한 제 3 벡터(525)) 각각에 대해 메모리를 할당하고, 그 후, 동작들(509, 510 및 511)에 따라 3개의 벡터들을 할당된 메모리에 저장한다. 3개의 벡터들(523-525)은 모두 길이 m+n의 1차원 벡터들이고, 여기서 m은 기준 트랜시버들의 수이고 n은 비기준 트랜시버들의 수이다. 3개의 벡터들 각각에서 기준 트랜시버들에 대한 m개의 엘리먼트들 523M, 524M 및 525M은 메모리(192)에 저장된 공지된 값들(422)(도 4b)에 기초하여 초기화된다. 3개의 벡터들 각각에서 비기준 무선 트랜시버들(예를 들어, 도 1a의 트랜시버들(150BI, 150BJ 및 150BK))에 대한 n개의 엘리먼트들 523N, 524N 및 525N은 넌-제로 값들로 초기화되고, 이 값들은 무선 통신 네트워크에서 트랜시버의 정규의 동작에 대해 요구되는 것보다 덜 정확하게 공지된, 예를 들어, 대략적으로 추정된 위치 및/또는 시간이다.
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 프로세서(194)는 모든 미지의 값들(벡터(526)의 엘리먼트들 526X, 526Y 및 526T를 각각 형성하는 벡터들(523, 524 및 525)의 엘리먼트들 523N, 524N 및 525N을 포함함)을 유지하기 위해 길이 3n의 다른 1-차원 벡터(526)(또한 본 명세서에서 벡터 xyt로 지칭됨)를 형성한다. 그 후, 동작(512)에서, 프로세서(194)는 예를 들어, 소프트웨어 패키지를 이용하여 동시의 수식들을 풀 때 벡터들(523-526) 중 하나 또는 그 초과를 이용한다. 동시의 수식들을 푸는 프로세스가 수렴하는 경우, 벡터(526)는 비기준 무선 트랜시버들(예를 들어, 도 1a의 트랜시버들(150BI, 150BJ 및 150BK))에 대한 위치들 및 송신 시간들의 계산된 값들을 유지한다.
도 5a의 다양한 동작들이 수행되는 특정한 방식은 설명되는 실시예들의 양상에 의존함을 주목한다. 설명되는 실시예들의 다른 양상들에서 동작(501)이 상이하게 구현되는 것이 본 개시의 관점에서 쉽게 명백할지라도, 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 도 5a의 동작(501)은 아래에서 설명되는 도 5c에 도시된 바와 같이 수행된다. 아울러, 설명되는 실시예들의 다른 양상들에서 동작(505)이 상이하게 구현되는 것이 본 개시의 관점에서 쉽게 명백할지라도, 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 도 5a의 동작(505)은 아래에서 설명되는 도 5e에 도시된 바와 같이 수행된다. 게다가, 설명되는 실시예들의 다른 양상들에서 동작(512)이 상이하게 구현되는 것이 본 개시의 관점에서 쉽게 명백할지라도, 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 도 5a의 동작(512)은 아래에서 설명되는 도 5f에 도시된 바와 같이 수행된다.
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 프로세서(194)는 도 5c에 도시된 유형의 방법을 수행한다. 구체적으로, 동작(531)에서, 프로세서(194)는 1-차원 동적 어레이(521)(도 5d)에 대해 메모리를 할당한다. 어레이(521)에 대한 메모리의 초기 할당량은 측정들이 수신됨에 따라 변함(즉, 증가함)을 주목한다. 초기 양은 임의의 방식으로, 예를 들어, 트랜시버들의 수에 기초하여 결정될 수 있다. 다음으로, 동작(532)에서, 프로세서(194)는 루프 카운트 i를 1로 초기화하고 동작(533)으로 이동한다. 동작(533)에서, 프로세서(194)는, 미지의 위치에 위치된 비기준 무선 트랜시버 i로부터, 측정들이 수행된 트랜시버들의 아이덴티티들(ID들)과 함께 Ni개의 TDOA 측정들을 수신한다.
그 후, 프로세서(194)는 다음과 같이 동작들(534-536)을 수행한다. 동작(534)에서, 프로세서(194)는, 동작(533)에서 수신된 Ni개의 TDOA 측정들을 동적 TDOA 벡터(521)에 첨부한다. 동작(535)에서, 프로세서(194)는, 동작(533)에서 또한 수신된 트랜시버들의 아이덴티티들(ID들)을 유지하기 위해 이용될, 길이 Ni+1의 1-차원 어레이에 대해 메모리를 할당한다. 다음으로, 프로세서(194)는 동작(536)에서 트랜시버 아이덴티티들(ID들)을 저장한다. 동작들(534-536)이 수행된 후, 프로세서(194)는 루프 카운트 i를 값 1만큼 증분하고, 그 다음, 동작(538)으로 이동한다.
동작(538)에서, 프로세서(194)는 루프 카운트 i가, 비기준 트랜시버들의 수인 수 n을 초과하는지 여부를 체크한다. 답이 아니오이면, 제어는 (앞서 설명된) 동작(533)으로 다시 리턴한다. 답이 예이면, 제어는 동작(539)으로 이동하고, 이 동작에서 프로세스(194)는 다양한 값들을 다음과 같이 단순히 저장한다. 프로세서(194)는, 클러스터 내에서 미지의 위치들을 갖는 n개의 트랜시버들로부터 수신된 TDOA 측정들을 길이 Nz의 동적 벡터(521)(도 5d)에 저장한다. 프로세서(194)는 추가적으로, 벡터(521)의 모든 TDOA 측정들에 대해 이용된 트랜시버들의 트랜시버 ID들을 n개의 벡터들(522)에 저장한다.
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 프로세서(194)는 도 5e에 도시된 유형의 방법을 수행한다. 구체적으로, 동작(541)에서, 프로세서(194)는, (선형으로 의존적인 TDOA들과 관련된 ID들의 제거 이후) TDOA 측정들이 수행된 모든 n개의 벡터들(522)(도 5d)로부터 트랜시버 식별자들(ID들)을 판독한다. 다음으로, 동작(542)에서, 프로세서(194)는, (제거되지 않은) 나머지 식별자들이 연결된 그래프를 형성하는지 여부를 체크하기 위해 벡터들(522)에 걸쳐 탐색을 실행한다. 개념적으로, 이러한 그래프는 트랜시버들을 꼭지점들로 표현하고 트랜시버들 사이의 링크들(측정들)을 모서리들로 표현함으로써 형성될 수 있다. 벡터들(522)의 연결을 체크하기 위해, 깊이 우선 탐색(DFS) 또는 폭 우선 탐색(BFS)과 같은 임의의 그래프 횡단 방법이 이용될 수 있다. 추가적인 그래프 횡단 알고리즘들의 경우, 예를 들어, Knuth, Donald E. (1997), "The Art of Computer Programming" Vol. 1, 3rd Ed., Addison-Wesley, Boston을 참조하며, 이것은 이로써 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다. 다음으로, 동작(543)(도 5e)에서, 프로세서(194)는 그래프가 연결되는지 여부를 발견하기 위해 그래프 횡단의 결과에 대해 체크하고, 예이면, 동작(505)(도 5a)에서 답이 예이고, 아니오이면, 동작(505)에서 답이 아니오이다.
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 프로세서(194)는 도 5f에 도시된 유형의 방법을 수행한다. 구체적으로, 동작(551)에서, 프로세서(194)는 길이 Nm의 1-차원 벡터 f에 대해 메모리(191)의 메모리를 할당하고, 벡터 f를 모두 제로들을 갖는 것으로 초기화한다. 그 후, 동작(552)에서, 프로세서(194)는 크기 Nm x 3n의 2-차원 행렬 G에 대해 메모리(191)의 메모리를 할당하고, 행렬 G를 모두 제로들을 갖는 것으로 초기화한다. 도 5h는 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서 1-차원 벡터 f 및 2-차원 행렬 G를 도시한다.
그 후, 동작(553)에서, 프로세서(194)는, 예를 들어, 루프 카운터 Iter를 0으로 초기화하고, 동시의 수식들을 풀 때 컨버전스가 존재하지 않는 경우 재시도들에 대한 최대 한계를 예를 들어 20회의 재시도들로 설정함으로써, 루프 카운터 Iter을 셋업한다. 또한 동작(553)에서, 프로세서(194)는 컨버전스에 대해 체크하고 반복을 중단하기 위해 이용될 공차값 δ를 설정한다. 공차 δ는, 예를 들어, 무선 통신 네트워크의 운영자의 요건들 및/또는 정부 규제들에 부합하기 위해, 펨토들의 포지셔닝에 대한 정확도 요건들에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서 공차 값 δ는 값 0.25m으로 설정된다.
그 후, 동작(554)에서, 프로세서(194)는 n개의 비기준 무선 트랜시버들 각각의 파라미터들: x-좌표들, y-좌표들 및 송신 시간들 t의 벡터 xyt의 현재의 값들을 자신의 메모리(192)로 로딩한다(따라서, 3n개의 미지값들이 존재함). 동시의 수식들을 풀기 위해 반복 루프의 다음 동작(555)에서, 프로세서(194)는 현재 공지된 좌표들, 즉, 벡터 xyt의 값들을 이용하여, TDOA들의 추정치들을 컴퓨팅하고, 그 후, 컴퓨팅된 TDOA 값들을 벡터 f에 저장한다. 제 1 반복(Iter=0)의 경우, 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 이 벡터 xyt는 3n개의 미지값들에 대한 넌-제로 값들의 선험적(apriori) 추측으로 초기화된다. 반전 연산과 같은 행렬 연산들을 이용하는 설명되는 실시예들의 특정한 양상들에서 (제로 값 행렬 또는 제로 값 벡터는 반전될 수 없기 때문에) 넌-제로 값들이 요구된다.
초기 추측들이 진정한 값들로부터 너무 떨어져 있는 경우, 도 5f의 방법은 3n개의 미지의 파라미터들에 대한 솔루션으로 수렴하지 못할 수 있다. 이 이유때문에, 벡터 xyt의 3n개의 미지의 파라미터들의 "대략적" 추정은 초기에, 예를 들어, 사용자-입력된 위치들에 기초하여 또는 n개의 비기준 무선 트랜시버들의 인터넷 프로토콜(IP) 어드레스들에 기초하여 수행될 수 있다. 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 비기준 무선 트랜시버 i는, 이 비기준 무선 트랜시버 i에서 가장 강한 신호를 갖는 것으로 발견된 기준 무선 트랜시버 j의 공지의 위치로부터, 2개의 좌표들 각각에서 1 미터만큼 오프셋된 위치로 벡터 xyt에서 초기화된다.
예를 들어, 도 1d의 비기준 무선 트랜시버(150BJ)는 각각 -90 dBm 및 -110 dBm의 신호 강도들을 갖는 2개의 기준 무선 트랜시버들(150RA 및 150RB)로부터의 무선 신호들을 수신할 수 있다. 이 예에서, 트랜시버(150RA)로부터의 -90 dBm의 수신 신호 강도가 트랜시버(150RB)로부터의 -110 dBm의 수신 신호 강도보다 더 크기 때문에, 트랜시버(150RA)로부터의 신호가, 기준 무선 트랜시버들(150RA 및 150RB)로부터의 2개의 수신된 신호들 중 가장 강한 신호로서 트랜시버(150BJ) 내의 프로세서에 의해 식별된다. 따라서, 이 예에서 비기준 무선 트랜시버(150BJ)의 위치는 기준 무선 트랜시버(150RA)의 공지의 위치로부터의 2개의 좌표들 각각에서 1 미터만큼 오프셋되도록 초기화될 수 있다. 상기 수신 신호 강도의 예시적인 단위는 dBm이고, 이것은, 1 밀리와트에 대한 측정된 전력의 데시벨(dB)에서의 전력비에 대한 약어이다.
또한, 다른 비기준 무선 트랜시버 k가, 자신이 수신한 가장 강한 신호가 또한 동일 기준 무선 트랜시버 j로부터의 신호인 것을 발견하게 되는 경우, 벡터 xyt에서 그 비기준 무선 트랜시버 k의 위치는 기준 무선 트랜시버 j의 공지의 위치로부터의 2개의 좌표들 각각에서 2미터만큼 오프셋된 다른 위치로 초기화된다. 예를 들어, 도 1c의 비기준 무선 트랜시버(150BI)는 2개의 기준 무선 트랜시버들(150Ra 및 150RB)로부터 각각 -105dBm 및 -120dBm의 신호 강도들을 갖는 신호들을 수신할 수 있다. 이 예에서, 트랜시버(150RA)로부터의 -105 dBm의 수신 신호 강도가 트랜시버(150RB)로부터의 -120 dBm의 수신 신호 강보보다 더 크기 때문에, 트랜시버(150RA)로부터의 신호가 또한 기준 무선 트랜시버들(150RA 및 150RB)로부터의 2개의 수신된 신호들 중 가장 강한 신호로서 트랜시버(150BI) 내의 프로세서에 의해 식별된다. 따라서, 이 예에서 비기준 무선 트랜시버(150BI)의 위치는 기준 무선 트랜시버(150RA)로부터의 2개의 좌표들 각각에서 2미터만큼 오프셋되도록 초기화될 수 있다.
다른 예로, 비기준 무선 트랜시버 i는, 벡터 xyt에서 자신의 3개의 미지의 파라미터들을 초기화하기 위해 대략적으로 추청되는 위치를 갖는 비기준 무선 트랜시버 i에서 가장 강한 신호들(수신 신호 강도, 또는 RSS)을 갖는 것으로 발견된 한 쌍의 기준 무선 트랜시버들 j 및 k 사이의 중간 위치로 초기화될 수 있다. 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 더 정확한 값들이 더 적은 반복들 내에서 더 높은 확률의 컨버전스를 도출할지라도, 벡터 xyt의 초기화에 이용되는 특정한 값들은 정밀하게 정확하지는 않다. 예를 들어, 벡터 xyt는 특정한 범위 내에서 단지 랜덤 값들로 초기화될 수 있다(예를 들어, 기준 송신기들의 위치에 의해 커버되는 영역에 대응하는 최대 및 최소 범위; 벡터 xyt에서의 송신 시간들은 또한 그 영역 내의 임의의 2개의 송신기들의 송신 신호 프레임들 사이의 최대 시간차에 기초한 범위 내에서 임의의 수들로 초기화될 수 있다).
다른 예로, 비기준 무선 트랜시버들은 기준 무선 트랜시버들의 중심 위치 주위에 랜덤으로 분산된 위치들로 초기화될 수 있다. 클러스터에 m개의 기준 무선 트랜시버들이 존재하면, 모든 m개의 기준 트랜시버들의 중심 위치가 결정될 수 있다. 그 다음, 고려되는 클러스터 내의 n개의 비기준 무선 트랜시버들의 위치들이, m개의 기준 트랜시버들의 결정된 중심 위치에 중심을 둔 원 또는 임의의 다른 영역 내에서 랜덤으로 초기화될 수 있다. 중심 위치 주위의 영역의 크기는 m개의 기준 트랜시버들의 결정된 중심 위치로부터 가장 멀리 떨어진 기준 트랜시버에 의해 결정될 수 있다. n개의 비기준 트랜시버들의 송신 시간들은 임의의 랜덤 수들로 초기화될 수 있다(예를 들어, 미리 결정된 범위 내에서 선택될 수 있다).
또한 동작(555)에서, 프로세서(194)는, 벡터 f의 (예를 들어, 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 2개의 위치 좌표축들, x 축 및 y 축 각각 및 송신 시간들에 따른) 부분 도함수인 행렬 G를 계산한다. 그 후, 동작(556)에서, 프로세서(194)는 (벡터 f 내의) 현재 공지된 좌표들 및 송신 시간들을 이용하여, (벡터 r을 유지하는 도 5d의 벡터(521) 내의) TDOA 측정들과 TDOA의 추정치들 사이의 차 r-f를 컴퓨팅한다. 또한 동작(556)에서, 프로세서(194)는 행렬 G(3개의 파라미터들 x, y 및 t 각각에 대한 부분 도함수)의 역에 기초한 스케일링 팩터와 차 r-f를 곱하여, 값들에서의 변화 Δxyt의 표시를 획득한다. 벡터 Δxyt는 길이 3n의 1-차원 벡터임을 주목한다. 차 r-f는 다음과 같이 행렬 G 및 벡터 Δxyt와 관련된다.
Figure 112013009031179-pct00046
따라서, Δxyt를 풀기 위해(따라서, 이것은 이들의 새로운 값들을 획득하기 위해 파라미터 벡터 xyt에 추가될 수 있음), 행렬 G를 반전시킬 필요가 있다. 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들은, 반전이
Figure 112013009031179-pct00047
인 수식들의 비-2차(non-quadratic) 세트를 이용할지라도, 수식들의 2차 세트의 경우, 반전은 행렬 G -1 이다. 따라서, 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서 행렬
Figure 112013009031179-pct00048
가 동작(556)에서 컴퓨팅되고, 그 다음 결과적 행렬은 다음과 같이 (행렬 곱셈 연산을 이용하여) 차 벡터 r-f와 곱해져서 변화 벡터 Δxyt를 획득하게 한다.
Figure 112013009031179-pct00049
그 후, 동작(557)에서, 프로세서(194)는, 새로 계산된 변화 벡터 Δxyt를 벡터 xyt 내의 3n개의 미지의 파라미터들에 대한 현재 값에 가산함으로써 이러한 3n개의 미지의 파라미터들에 대한 새로운 값들을 컴퓨팅하고, 그에 따라 다음과 같이 벡터 xyt 내의 이러한 3n개의 미지의 파라미터들에 대한 새로운 값들을 도출한다.
Figure 112013009031179-pct00050
상기 수식은, 아래에서 수식(17)을 참조하여 설명되는 최소자승법에 기초하고, 오직 0차 및 1차 항들만을 보유하여 비용 함수를 선형화하는 테일러 시리즈들을 이용함으로써 획득됨을 주목한다.
그 후, 동작(558)에서, 프로세서(194)는, 예를 들어, 현재 반복의 Δxyt가 이전 반복의 Δxyt보다 더 큰지 여부를 체크함으로써 솔루션이 발산하는지 여부를 체크하고 발산하는 경우 수렴 실패를 핸들링하기 위해 동작(559)로 이동한다. 동작(559)에서, 프로세서(194)는 예를 들어, 더 크거나 더 작은 클러스터를 이용하여 측정들을 다시 스케줄링할 수 있고, 그리고/또는 하나 또는 그 초과의 이웃 트랜시버들 등에 의한 송신(들)을 침묵시키면서 측정들을 반복할 수 있다. 프로세서(194)는 또한 벡터 xyt에 대한 새로운 초기 값들을 이용할 수 있고, 동작(551)으로, 그러나 벡터 xyt 내의 값들의 상이한 선험적 추측들로 도 5f의 방법을 반복할 수 있다. 동작(558)에서, 답이 아니오이면, 프로세서(194)는, 동작(560)으로 진행하여 예를 들어, 현재의 반복의 Δxyt(미터 단위로 표현됨, 즉, 무선파들의 전파 속도(예를 들어, 광속)와 시간을 곱함으로써 시간 단위가 미터 단위로 변환됨)가 공차 δ(예를 들어, 앞서 언급된 바와 같이 동작(553)에서 공통 값 0.25 미터로 설정됨)보다 작은지 여부를 체크함으로써 컨버전스에 대해 체크한다.
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, Δxyt 내의 3n개의 값들 각각은 공차 δ와 비교되고, 동작(560)은, 3n개의 값들 중 어떠한 값도 공차 δ를 초과하지 않는 경우에만 컨버전스가 사실인 것으로 결정한다. 동작(560)에서 이러한 조건이 충족되면, 프로세서(194)는 동작(561)으로 진행하여, 예를 들어, 3n개의 미지값들의 현재 값들을 장래의 사용을 위해 비일시적 메모리(192)의 데이터베이스 내의 벡터 xyt에 저장하고 그리고/또는 벡터 xyt를 O&M 컴퓨터(198)에 송신하는 것과 같이 성공을 핸들링한다. 동작(560)의 답이 아니오이면, 동작(562)에서 루프 카운터 iter이 증분되고, 루프 카운터 iter이 미리 결정된 최대 한계에 도달했는지 여부를 체크하는 동작(563)이 후속한다. 최대값에 도달된 것으로 동작(563)이 표시하면, 프로세서(194)는 (앞서 설명된) 동작(559)으로 진행하고, 대안적으로 동작(554)으로 진행하여 다음 반복을 수행한다.
설명되는 실시예들의 다른 양상들에서 다른 방법들이 수행될 수 있을지라도, 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 프로세서(194)는 도 5f의 동작(555)을 구현하기 위해 도 5g에 도시된 유형의 방법을 수행한다. 구체적으로, 동작(570)에서, 루프 카운터 I는 1로 초기화되고, 그 다음 프로세서(194)는 동작(571)으로 진행한다. 동작(571)에서, (그 곳의 행 I로부터) 벡터 r을 유지하는 벡터(521)(도 5d)의 TDOA 측정 I의 경우, 프로세서(194)는 벡터(522)를 이용하여, 측정 트랜시버의 식별자(ID) IDi, 및 TDOA 측정 I가 수행되는, 그의 2개의 이웃 트랜시버들의 아이덴티티들 IDj 및 IDk를 또한 리트리브(retrieve)한다. 다음으로, 동작들(572-574)에서, 프로세서(194)는 방금 식별된 3개의 트랜시버들 IDi, IDj 및 IDk의 x-좌표들
Figure 112013009031179-pct00051
, y-좌표들
Figure 112013009031179-pct00052
및 송신 시간들
Figure 112013009031179-pct00053
의 값들을 판독한다. 그 후, 동작(575)에서, 프로세서(194)는 이 값들을 이용하여, 트랜시버 IDi의 2개의 이웃 트랜시버들 IDj 및 IDk에 대한 트랜시버 IDi의 하기 거리들을 컴퓨팅한다:
Figure 112013009031179-pct00054
Figure 112013009031179-pct00055
동작(575)에서, 프로세서(194)는 추가적으로 시간차
Figure 112013009031179-pct00056
를 컴퓨팅한다.
다음으로, 동작들(576 및 577)에서, 프로세서(194)는 트랜시버 IDi와 그의 2개의 이웃 트랜시버들 IDj 및 IDk 사이의 x 좌표의 거리의 1차 도함수를 다음과 같이 컴퓨팅한다:
Figure 112013009031179-pct00057
Figure 112013009031179-pct00058
그 후, 동작(582)에서, 프로세서(194)는 이 2개의 도함수들 사이의 차, 즉
Figure 112013009031179-pct00059
를 x-좌표에 대한 TDOA 추정치의 도함수로서 컴퓨팅한다. 다음으로, 동작(586)에서, 이 값은 도 5h에 도시된 행렬 G 내에서, x-좌표에 대해 행 I 및 트랜시버 식별자 IDi에 대응하는, 행렬 내의 적절한 위치에 저장된다.
유사하게 동작들(578 및 579)에서, 프로세서(194)는 트랜시버 IDi와 그의 2개의 이웃 트랜시버들 IDj 및 IDk 사이의 y 좌표의 거리의 1차 도함수를 다음과 같이 컴퓨팅한다:
Figure 112013009031179-pct00060
Figure 112013009031179-pct00061
그 후, 동작(583)에서, 프로세서(194)는 이 2개의 도함수들 사이의 차, 즉
Figure 112013009031179-pct00062
를 y-좌표에 대한 TDOA 추정치의 도함수로서 컴퓨팅한다. 다음으로, 동작(587)에서, 이 값은 도 5h에 도시된 행렬 G 내에서, y-좌표에 대해 행 I 및 트랜시버 식별자 IDi에 대응하는, 행렬 내의 적절한 위치에 저장된다.
그 후, 동작들(584 및 585)에서, 프로세서(194)는 이웃 트랜시버들 IDj 및 IDk가 비기준 트랜시버들인지 여부를 확인하기 위해 체크한다. 답이 예이면, 대응하는 동작들이 수행되어, x 및 y 좌표들의 각각의 1차 도함수들을 이용하여 행렬 G를 업데이트한다. 구체적으로, 동작(584)에서의 답이 예이면, 각각의 동작들(588 및 589)에서의 행 I에서 트랜시버 식별자 IDj에 대한 열에서 행렬 G에 값들
Figure 112013009031179-pct00063
및
Figure 112013009031179-pct00064
가 기록된다. 추가적으로, 동작(590)에서, 시간의 1차 도함수로서 행 I에서 트랜시버 식별자 IDj에 대한 열에서 행렬 G에 값 1이 기록된다. 아울러, 동작(585)에서의 답이 예이면, 각각의 동작들(591 및 592)에서의 행 I에서 트랜시버 식별자 IDk에 대한 열에서 행렬 G에 값들
Figure 112013009031179-pct00065
및
Figure 112013009031179-pct00066
가 기록된다. 추가적으로, 동작(593)에서, 시간의 1차 도함수로서 행 I에서 트랜시버 식별자 IDk에 대한 열에서 행렬 G에 값 -1이 기록된다.
아울러, 동작(580)에서, 프로세서(194)는 거리들의 현재 값들
Figure 112013009031179-pct00067
및
Figure 112013009031179-pct00068
및 시간차
Figure 112013009031179-pct00069
에 기초하여 TDOA 추정치
Figure 112013009031179-pct00070
을 컴퓨팅하고, 동작(581)에서 새로 컴퓨팅된 추정치가 행 I의 벡터 f에 기록된다.
앞서 설명된 바와 같이, 행렬 G 및 벡터 f가 모두 업데이트된 후, 프로세서(194)는 동작(594)에서 루프 카운트 I를 증분하고, 그 다음, 동작(595)으로 이동한다. 동작(595)에서, 프로세서(194)는, 루프 카운터가 (TDOA 벡터(521)의 크기인) 한계 Nm에 도달했는지 여부를 체크한다. 도달하지 않았다면, 프로세서(194)는 (앞서 설명된) 동작(571)으로 리턴하고, 대안적으로 동작(596)으로 이동한다. 동작(596)에서, 프로세서는, 자신의 메모리를 벡터 f 및 행렬 G의 최신 값들로 업데이트함으로써 종료하고, 따라서 도 5f의 동작(555)을 완료한다.
설명되는 실시예들의 다른 양상들에서 다른 방법이 수행될 수 있을지라도, 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 프로세서(194)는, 동작(502)을 참조하여 앞서 설명된 바와 같이 벡터(521)(도 5d)를 형성할 때, 선형으로 의존적인 TDOA 값들을 제거하기 위해 도 6a에 도시된 유형의 방법을 수행한다. 구체적으로, 동작(601)에서, 프로세서(194)는 크기
Figure 112013009031179-pct00071
의 2차원 어레이 T에 대해 메모리를 할당하고, 어레이 T를 모두 제로들로 초기화한다.
Figure 112013009031179-pct00072
는 벡터(521)에서 수집된 TDOA 측정들의 총 수이다.
Figure 112013009031179-pct00073
는 m+n개의 트랜시버들 사이에서, 모든 가능한 링크들에 기초한 TOA들의 최대 가능 수이다. mxn은 기준 트랜시버들과 비기준 트랜시버들 사이의 링크들의 수인 한편, n(n-1)/2는 비기준 트랜시버들 사이의 링크들의 수임을 주목한다. 따라서,
Figure 112013009031179-pct00074
이다.
도 1a에 도시된 예시적인 예에서, 2개의 기준 트랜시버들(150RA(도 6b에서 R1로 라벨링됨) 및 150RB(도 6b에서 R2로 라벨링됨))이 존재하기 때문에, m=2이다. 도 1a의 예에서, 3개의 비기준 트랜시버들(150BI, 150BJ 및 150BK)(도 6b에서 B1, B2 및 B3으로 라벨링됨)이 존재하기 때문에, n=3이다. 따라서, 기준 트랜시버들과 비기준 트랜시버들 사이에 2x3=6개의 링크들, 즉, (B1, R1); (B2, R1); (B3, R1); (B1,R2); (B2,R2); (B3,R2)가 존재한다. 아울러, 비기준 트랜시버들 사이에는 서로의 사이에 (3x2)/2 또는 3개의 링크들, 즉, (B1,B2); (B1,B3); (B2,B3)이 존재한다. 따라서, 이 예에서,
Figure 112013009031179-pct00075
=6+3=9이다. 따라서, 행렬 T(도 6b 참조)에서, 행렬 인덱스 I는 1부터
Figure 112013009031179-pct00076
까지 걸쳐있고, 열 인덱스는
Figure 112013009031179-pct00077
개의 트랜시버 쌍들에 대응한다. 도 6a의 방법은 행렬 T를 1 및 -1로 채움을 주목한다. 따라서, 이 방법이 실행된 후, 행렬 T의 각각의 행은 단일 1, 단일 -1 및 제로들을 포함한다. 도 6b에 도시된 예에서, 2개의 이웃들 B2 및 R1을 갖는 측정 트랜시버 B1에서 TDOA 측정 l=1이 수행되고, (A) 이 TDOA에 대한 측정 트랜시버 B1에서의 TOA1은 B2로부터 수행되고, (B) 이 TDOA에 대한 측정 트랜시버 B1에서의 TOA2는 R1로부터 수행된다. 이 TDOA는 이 예에서는 TOA1-TOA2이다.
도 6a를 참조하면, 동작(602)에서, 프로세서(194)는 루프 카운터 I를 1로 초기화한다. 그 다음, 동작(603)에서, 프로세서(194)는 다음과 같이 TDOA 벡터(521)에서 측정 I를 프로세싱한다. 프로세서(194)는 측정 트랜시버의 트랜시버 ID를 IDi로 식별하고, 또한 그들의 신호들로부터 TDOA 측정 I가 수행된 2개의 이웃 트랜시버들 IDj 및 IDk를 식별한다. 다음으로, 동작(604)에서, 프로세서(194)는 트랜시버 쌍(IDi, IDj)에 대응하는 열 ? 행 I에 값 1을 기록한다. 다음으로, 동작(605)에서, 프로세서(194)는 트랜시버 쌍(IDi, IDk)에 대응하는 열 및 행 I에 값 -1을 기록한다. 다음으로, 동작(606)에서, 루프 카운터 I가 증분되고, 그 다음, 동작(607)에서 루프 카운터 I가
Figure 112013009031179-pct00078
를 초과하는지 여부를 체크하고, 초과하지 않으면, 제어는 (앞서 설명된) 동작(603)으로 리턴한다. 동작(607)에서의 답이 예이면, 루프는, 선택적으로 추가적인 프로세싱을 위해 행렬 T를 버퍼에 저장할 수 있는 동작(608)에서 완료된다. 다음으로, 동작(609)에서, 프로세서(194)는 당업계에 공지된 임의의 방식으로 행렬 T의 랭크를 결정한다. 그 후, 동작(610)에서, 프로세서(194)는 랭크가
Figure 112013009031179-pct00079
와 동일한지 여부를 체크하고, 동일하면, 벡터(521)에 어떠한 선형 의존적 TDOA들이 존재하지 않는다는 결과를 리턴하기 위해 동작(612)이 수행된다. 동작(610)에서 결과가 아니오이면, 예를 들어, 가우스-조던 소거(Gauss-Jordan Elimination)를 이용하여 행렬 T의 감소된 행 에셜론(echelon) 형태를 획득함으로써, 벡터(521)로부터 하나 또는 그 초과의 선형 의존값들을 제거하기 위해 동작(611)이 수행된다. 다음으로, 선형 의존적 행들의 행 인덱스들 I를 저장하기 위해 동작(613)이 수행되고, 그 다음, 벡터(521)로부터 선형 의존적 행들을 제거한다.
앞서 설명된 비기준 무선 트랜시버에 의한 TOA들 또는 TDOA들의 측정 동안, 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들은, 비기준 무선 트랜시버의 이웃들 중 하나 또는 그 이상, 예를 들어, 수신된 모든 무선 신호들 중 최대 수신 신호 강도(RSS)를 갖는 무선 신호를 갖는 이웃(또한 "가장 강한 이웃"으로 지칭됨)을 침묵시킴으로써 동작한다. 하나의 이러한 침묵 방법에서, 위치 서버 컴퓨터(190)(도 7b)는, 동작(701)(도 7a)에서 루프 카운터 i를 1로 초기화함으로써, 펨토 클러스터(750) 내의 펨토들의 리스팅을 식별하는 O&M 컴퓨터(198)로부터의 요청에 응답할 수 있다. 도 7b에서, 펨토 클러스터(750) 내의 화살표들은 기준들일 수 있거나 기준들이 아닐 수 있는 무선 트랜시버들에 의해 송신 및 수신되는 파일럿 신호들을 표시함을 주목한다. 도 7b에 도시된 예에서, 기준 무선 트랜시버들(753, 755, 757 및 758)(기준 무선 트랜시버들이 동기화된 것을 표시하는 클럭 심볼을 갖는 직사각 박스로 각각 도시됨)은 파일럿 신호들을 송신하고, 또한 비기준 무선 트랜시버들(751, 760, 752, 759, 756 및 754)은 자신들의 위치들 및 송신 시간들이 아직 정확하게 공지되지 않은 경우에도 파일럿 신호들을 또한 송신한다.
구체적으로, 도 7b에서, 박스(757b)는 무선 트랜시버(757)가 기준 무선 트랜시버이고 그의 내부 클럭(757C)이 무선 통신 네트워크의 공통 클럭에 동기화됨을 표시한다. 반대로, 무선 트랜시버(756)는 도 7b에서 박스를 갖지 않고, 따라서 무선 통신 네트워크에 이제 추가되는 새로운 무선 트랜시버를 표시한다. 무선 트랜시버(756)에 대한 박스의 부재(absence)는 무선 트랜시버(756)가 미지의 위치에 위치됨을 표시하고, 클럭 심볼의 부재는 그의 내부 클럭이 공통 클럭에 동기화되지 않음을 표시한다.
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 펨토 클러스터(750) 내의 모든 펨토들은 파일럿 신호들을 동일 주파수(즉, 미리 결정된 공통 주파수) 상에서 송신한다. 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 무선 네트워크에 이제 추가되는 새로운 무선 트랜시버들은 자신들의 근방에 있는 다른 무선 트랜시버들(예를 들어, 고정식)에 의한, 본 명세서에서 설명된 유형의 (TOA 및/또는 TDOA 또는 RSS 측정들과 같은) 측정들의 수행시에 이용하기 위한 파일럿 신호들을 송신하도록 구성되지만, 아직 이동국들이 그 새로운 무선 트랜시버들에 접속하도록 허용되지 않을 수 있음을 주목한다.
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 완전히 미지의 위치에 위치된 무선 트랜시버(900)(도 9)에 의한 신호 송신은 금지될 수 있다(예를 들어, 특정한 규제 기관 및/또는 규칙 또는 법에 의해 금지될 수 있다). 이러한 경우들에서, 무선 트랜시버가 파일럿 신호들을 송신하도록 구성되기 전에, 트랜시버의 매우 대략적인 초기 위치가 먼저 결정될 필요가 있을 수 있다. 이러한 초기 위치 추정치는 예를 들어, 국가, 도시 또는 거리 주소 레벨에 기초하여, 사용자에 의해 (예를 들어, 도 9의 디스플레이(911) 상에 디스플레이되는 사용자 인터페이스에 의해 프롬프트되고 키보드(912) 상에 타이핑함으로써 응답한 이후) 입력되거나, 무선 트랜시버(900)의 제공자(예를 들어, 인터넷 서비스 제공자)에 의해 입력될 수 있다. 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 특정한 서비스 제공자들에 의해 소유되는 IP 어드레스 범위들에 기초하여 위치에 대한 일반적 개념을 통상적으로 제공하는, 인터넷 접속을 위해 트랜시버(900)에 할당되는 IP 어드레스에 물리적 위치를 맵핑하는 데이터베이스를 검색함으로써 초기 위치 추정치가 또한 획득될 수 있다.
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 이 초기 위치 추정치는 매우 정확할 필요는 없을 수 있다 (예를 들어, 규제적 문제에 대해, 트랜시버(900)가 위치된 국가 또는 주 또는 도시의 식별에 기초한 초기 위치 추정치가 파일럿 신호들의 송신을 허용하기에 충분할 수 있다). 오직 초기 위치 추정치가 공지된 트랜시버는 몇몇 설명되는 실시예들에서 미지의 위치에 있는 새로운 무선 트랜시버로서 취급될 수 있음을 주목한다.
그 다음, 초기 위치 추정치보다 더 정확한 (예를 들어, 2 미터 또는 그 미만과 같은 미리 결정된 한계 이내로 정확한) 트랜시버(900)의 위치는 예를 들어, 동시의 수식들을 풀므로써 본 명세서에서 설명되는 실시예들을 이용하여 결정될 수 있다. 이러한 결정된 위치는, 그 다음, 제공된 (예를 들어, 트랜시버(900)의 사용자에 의해 또는 서비스 제공자에 의해 제공된) 초기 위치 추정치를 검증하기 위해 이용될 수 있는 공지의 위치일 수 있다. 예를 들어, 결정된 정확한 위치가 초기 위치에 의해 식별된 영역 내에 있지 않으면 (예를 들어, 식별된 국가 또는 도시의 경계들 내에 있지 않으면), 무선 트랜시버는 자신의 송신을 완전히 턴오프하도록 명령받을 수 있고, 통신 네트워크에 진입하도록 허용받지 못할 수 있다.
동작(702)에서, 컴퓨터(190)는, 미지의 위치에 위치된 펨토(751)로서 도 7c에 도시된 새로운 펨토로의 커맨드의 형태로 측정 요청을 송신한다. 펨토(751)는 (O&M 컴퓨터(198)로부터) 측정 요청에서 수신된 펨토 리스팅에서 인덱스 i에 의해 식별된다. 그 다음, 동작(703)에서, (현재의 반복에서 펨토 i일 수 있는) 펨토(751)는 측정 요청을 수신하고 동작(704)으로 이동한다. 동작(704)에서, 펨토(751)는 자신의 다운링크 송신을 턴오프하고, 도 7c에 도시된 바와 같이 가능한 많은 신호들의 TOA들 및 RSS를 측정한다. 도 7c에서, 모든 펨토들(752-760)은 펨토들(751-760) 모두에 의해 감지될 수 있는 파일럿 신호들을 송신하지만, 도 7c의 가독성을 개선하기 위해 펨토(751)에 의해 감지되는 파일럿 신호들만 도시됨을 주목한다. 그 다음, 동작(705)에서, 이 펨토(751)는, 측정된 신호들을 갖는 트랜시버들(752-761)의 식별자들 뿐만 아니라 측정들을 백홀 링크(189)(도 7c)를 통해 위치 서버 컴퓨터(190)에 리포팅한다. 다음으로, 동작(706)에서의 측정들을 이용하여, 위치 서버 컴퓨터(190)는 펨토(751)에 대해 그의 가장 강한 이웃이 펨토 j(예를 들어, 도 7b의 펨토(752))임을 식별한다.
몇몇 양상들에서, 가장 강한 이웃은, RSS 측정들에 대해 정렬하고 어느 펨토가 (RSS 측정에서) 최상위에 있는지를 식별함으로써 식별된다. 예를 들어, 펨토(751)는 이웃 펨토들로부터 하기 RSS 측정들을 수행할 수 있다: 펨토(753)로부터 -101 dBm, 펨토(754)로부터 -111 dBm, 펨토(755)로부터 -115 dBm, 펨토(756)로부터 -120 dBm, 펨토(760)로부터 -95 dBm, 펨토(757)로부터 -131 dBm, 펨토(759)로부터 -119 dBm, 펨토(758)로부터 -101 dBm, 펨토(752)로부터 -90 dBm. 이 리스트의 RSS 측정들 중 최대값에 대해 탐색함으로써, 최대값으로서 값 -90 dBm이 식별되고, 이것은 측정된 펨토(752)에 대응한다. 따라서, 이 예에서 펨토(752)가 펨토(751)에 가장 강한 이웃 신호를 제공한다.
추가적으로, 위치 서버 컴퓨터(190)는 이제(동작(706)에서) 펨토(751) 및 그의 가장 강한 이웃 펨토(752) 모두에 요청들을 (커맨드들의 형태로) 전송한다. 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 펨토들(751 및 752) 모두는 측정 요청들을 전송받는 한편, 설명되는 실시예들의 다른 양상들에서는, 펨토(751)만이 측정 요청을 전송받고 펨토(752)는 침묵 요청(예를 들어, 그 안에서 침묵의 지속기간을 식별함)을 전송받는다. 설명되는 실시예들의 특정한 양상들에서 요청들 모두가 동시에 전송될지라도, 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서는, 측정 요청 이전에 침묵 요청이 전송되어, 펨토(751)가 자신의 측정들을 생성할 때 펨토(752)는 침묵한다. 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 펨토가 자신의 측정을 수행하는 동안 그 펨토의 다운링크 송신이 턴오프되기 때문에(즉, 펨토는 파일럿 신호를 송신하지 않고 따라서 그 펨토 자신의 측정 기간 동안 침묵하기 때문에), 측정 요청은 침묵 요청을 또한 의미함(따라서 그에 따라 동작함)을 주목한다.
그 후, 동작(707)에서, 펨토(751)는 자신의 다운링크 송신을 다시 한번 턴오프하고, 가능한 많은 이웃 펨토들의 TOA들을 다시 한번 측정한다. 동작(707) 동안, 펨토(752)는 위치 서버 컴퓨터(190)로부터의 메시지(예를 들어, 침묵 요청 및/또는 측정 요청)에 응답하여, 도 7d에 도시된 바와 같이 그 펨토 자신의 다운링크 송신을 턴오프하는(그에 따라 스스로 침묵하는) 동작(708)을 수행한다. 따라서, 동작(707)에서, 펨토(751)는 자신의 가장 강한 이웃 펨토(752)로부터 어떠한 무선 신호도 수신하지 않는다(그리고 측정하지 않는다). 따라서, 펨토(751)는, 자신의 가장 강한 이웃 펨토(752)가 (오버 디 에어(over the air)로) 침묵하는 동안 동작(707)에서 다른 세트의 측정들을 생성한다. 설명되는 실시예들의 많은 양상들에서, 강한 간섭자(이 예에서는 펨토(752))가 (동작(708)에서) 송신중이 아니고, 이것은 펨토(751)가 동작(704)에서 측정된 가장 먼 펨토보다 더 멀리 있는 하나 또는 그 초과의 이웃 펨토들을 측정할 수 있게 하기 때문에, (동작(707)에서 수행된) 이러한 제 2 세트의 측정들은 (동작(704)에서의 제 1 세트의 측정들에 비해) 더 많은 이웃 펨토 측정들 또는 더 양호한 품질의 측정들을 포함한다. 예를 들어, 동작(704)에서, 펨토(758)로부터의 신호가 펨토(752)로부터의 강한 신호에 기인하여 펨토(751)에 의해 측정되기에는 너무 낮다고 가정하면, (동작(708)에서) 펨토(752)에 의한 침묵 동안 (펨토(758)로부터의 신호의) 이러한 측정은 동작(707)에서 가능해진다(그리고 수행된다). 다음으로, 동작(709)에서, 펨토(751)는, 그로부터의 신호들이 측정된 이웃 펨토들의 TOA들 및 식별자들을 백홀 링크(189)를 통해 위치 서버 컴퓨터(190)로 송신한다.
동작(708)에서, 측정 요청(침묵 대신 오직 요청만)이 수신되면, 펨토(752)는 자신이 수신하는(그러나, 동작(707)에서 자신의 다운링크 송신을 턴오프한, 앞서 언급된 펨토(751)에 대한 것은 제외함) 만큼 많은 무선 신호들에 대해 (자기 자신의 다운링크 송신을 턴오프한 후) 도 7e에 도시된 바와 같은 자기 자신의 TOA 측정들을 수행한다. 펨토(752)가 펨토(751)에 대한 강한 간섭자로 식별되었기 때문에, 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서 펨토(751)는 통상적으로 또한 펨토(752)에 대한 강한 간섭자이다. 따라서, 펨토(752)가 TOA 측정들을 수행하는 경우, 펨토(752)는 펨토(751)로부터의 강한 간섭을 수신하지 않고 측정을 수행할 수 있고, 이것은 또한, 펨토(752)가 더 많은 (약한) 이웃 펨토 신호들을 수신하여 TOA 측정들을 수행할 수 있게 한다. 그 다음, 동작(710)에서, 펨토(752)는 자신이 수행한 측정들 및 그로부터 무선 신호들이 수신된 트랜시버들의 식별자들을 컴퓨터(190)에 리포팅할 수 있다.
다음으로, 동작(711)에서, 컴퓨터(190)는 (O&M 컴퓨터(198)로부터의) 요청에서 수신된 리스팅에서 식별된 모든 트랜시버들로부터 측정들을 수행하는 것이 끝났는지(즉, 종료했는지) 여부를 체크한다. 끝나지 않았으면, 컴퓨터(190)는 루프 카운터 i를 증분시킨다. 이 스테이지에서, 새로운 루프 카운터 i가 측정들이 이미 수신된 트랜시버를 식별하면 (예를 들어, 새로운 루프 카운터 i가 가장 강한 이웃 펨토(752)를 식별하면), 이 카운터 i는, 측정들이 아직 획득되지 않은 무선 트랜시버(예를 들어, 도 7f의 펨토(756))가 식별될 때까지 다시 증분된다. 그 다음, 컴퓨터(190)는 (앞서 설명된) 프로세스를 반복하기 위해 동작(702)으로 이동한다. 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 측정들을 이미 리포팅한 이 예에서의 펨토(752)를 루프 카운터 i가 식별하는 경우에도, 단계(712)에서의 루프 카운터 i는 항상 증가된다. 따라서, 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 각각의 펨토는 측정 요청을 2번, 즉, 송신하는 모든 이웃 펨토들에 의해 그리고 침묵인 가장 강한 간섭자(즉, 가장 강한 이웃)에 의해 수신하고, 따라서 각각의 펨토는 그에 따라 2개 세트의 측정들을 수행한다.
방금 설명된 프로세스는, 현재 펨토의 가장 강한 간섭자를 침묵시키는 것에 부가하여 다음으로 강한 간섭자를 침묵시켜 제 3 세트의 측정들을 획득함으로써, 설명되는 실시예들의 특정 양상들에서 선택적으로 반복됨을 주목한다. 제 3 세트의 측정들은, 앞서 설명된 바와 같은 동시의 수식들을 푸는 프로세스가 수렴하지 않는 경우(도 7a의 동작(714)에서 "아니오" 브랜치 참조) 유용할 수 있다. 구체적으로, 설명되는 실시예들의 이러한 양상들에서, 컴퓨터(190)는, 현재의 펨토 i의 가장 강한 간섭자 j가 침묵하는 동안 현재의 펨토 i에 의해 수행된 측정들에 기초하여, 현재의 펨토 i에서 최대 RSS를 갖는 다음으로 강한 간섭자 k를 식별한다. 그 후, 컴퓨터(190)는 (브랜치(719)에 따라) 동작(706)을 다시 한번 수행하고 이 때 모든 3개의 펨토들 i, j 및 k에 요청들을 전송하고, 따라서 펨토 i는 펨토들 j 및 k의 다운링크 송신들이 턴오프되는 동안 자신의 제 3 세트의 측정들을 수행한다.
동작들(711 및 712)을 수행할 때, 리스팅 내의 모든 펨토들로부터 측정들이 수신된 경우, 컴퓨터(190)는 동작(713)으로 이동하고, 본 명세서의 다른 부분에서 설명되는 바와 같이 일 세트의 동시의 수식들을 풀고, 그 후 동작(714)에서 컨버전스에 대해 체크한다. 동작(714)에서 컨버전스가 발견되면, 컴퓨터(190)는 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 장래의 사용을 위해 동작(715)에서 비기준 트랜시버들의 위치들 및 시간 베이스들의 현재의 값들을 메모리에 저장한다. 동작(714)에서의 답이 아니오이면, 동작(716)에서 컴퓨터(190)는 재시도 한계에 도달했는지 여부를 체크하고 도달한 경우 동작(717)에서 실패를 리포팅하고 도달하지 않은 경우 동작(718)을 수행한다. 앞서 언급된 바와 같이, 동작(718)에서, 컴퓨터(190)는 펨토들을 리스팅에서 드롭시키거나 리스팅에 추가하여 클러스터를 변경하고 그 다음 동작(701)으로 리턴한다.
도 7g는, 펨토(752)가 펨토(756)에 대한 가장 강한 이웃일 수 있고 따라서 펨토(752)가 펨토(756)와 동시에 측정들을 수행하도록 (커맨드에 의해) 요청받은 상황을 도시한다. 따라서, 펨토(752)는 이 스테이지에서 다른 세트의 측정들을 수행하고, 이것은, 2개 세트의 측정들 동안 상이한 펨토들이 침묵하는 것에 기인하여, 앞서 설명된 바와 같이 더 먼저 수행된 측정들의 세트와는 상이하다. 구체적으로, 펨토(752)는 펨토(751)와 동시에 측정들을 수행하고, 이 제 1 세트의 측정들은 펨토(756)로부터의 신호의 측정을 포함한다. 후속적으로, 펨토(752)는 펨토(756)와 동시에 추가적인 측정들을 수행하고, 이 추가적인 세트의 측정들은 펨토(751)로부터의 신호의 측정을 포함한다. 따라서, 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 동시의 수식들의 세트를 풀기 위해, 측정들의 두 세트들 모두가 컴퓨터(190)에서 이용된다.
설명되는 실시예들의 다른 양상들에서는 동작들(704 및 707)에서 TOA들이 측정되는 것으로 설명될지라도, 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서는 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 동작들(704 및 707)에서 TDOA들이 측정된다. 아울러, 펨토 i에 의해 동작들(704 및 705)에서 RSS가 측정 및 리포팅될지라도, 설명되는 실시예들의 양상에 따라, RSS는 펨토 i에 의해 동작들(707 및 709)에서 측정 및 리포팅되거나 측정 및 리포팅되지 않을 수 있다. 게다가, 가장 강한 이웃 펨토(752)만 침묵되는 것으로 설명될지라도, 설명되는 실시예들의 다른 양상들에서는, 가장 강한 이웃들 중 둘 또는 그 초과가 침묵된다.
아래에서 설명되는 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 네트워크의 클러스터는 m개의 기준 펨토들 및 n개의 비기준 펨토들을 갖는다. 기준 펨토들의 진정한 위치들은 공지되고,
Figure 112013009031179-pct00080
로 표기되고, 여기서
Figure 112013009031179-pct00081
는 2차원(2D) 데카르트 좌표계(Cartesian coordinate system)에서
Figure 112013009031179-pct00082
이다. 비기준 펨토들의 미지의 진정한 위치들은
Figure 112013009031179-pct00083
로 표기되고, 여기서
Figure 112013009031179-pct00084
이다. 내비게이션 문제의 솔루션은 일반적으로 비기준 펨토들의 좌표들의 추정치들을 리턴한다. 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들의 경우 오직 2개의 차원들(즉, x 및 y 좌표들)이 아래에서 설명될지라도, 설명되는 실시예들의 다른 양상들은 3개의 차원들(즉, x, y 및 z 좌표들)에서의 위치들을 이용한다.
총 m+n개의 펨토들을 갖는 네트워크에서, 미지의 위치들 z B 의 최대 우도(likelihood)(ML) 추정치
Figure 112013009031179-pct00085
는 일반적으로 다음과 같이 주어지고:
Figure 112013009031179-pct00086
(1)
여기서,
Figure 112013009031179-pct00087
는 미지의 위치 좌표들의 추정치들이고,
Figure 112013009031179-pct00088
는
Figure 112013009031179-pct00089
및
Figure 112013009031179-pct00090
로 주어진 진정한 위치들을 갖는 2개의 펨토들 사이의 진정한 범위(유클리드 거리(Euclidean distance))를 리턴하는 함수이고,
Figure 112013009031179-pct00091
는 2개의 펨토들의 위치 추정치들
Figure 112013009031179-pct00092
및
Figure 112013009031179-pct00093
를 이용하여 컴퓨팅되는, 2개의 펨토들 사이의 실제 범위의 추정치이고,
Figure 112013009031179-pct00094
는 펨토 i에 "접속"된(즉, 펨토 i로부터 신호들(TOA들)을 측정할 수 있는) 이러한 펨토들의 세트이다.
동기 네트워크에서, 미지의 위치들을 갖는 펨토들을 포함하는 모든 펨토들은 동시에 송신한다. 따라서, 상기 수식(1)의 ML 추정기는, 도달 시간차(TDOA) 측정들이 이용가능한 경우 아래에 주어지는 바와 같이 다시 공식화될 수 있다:
Figure 112013009031179-pct00095
(2)
네트워크가 비동기인 경우, 상기 수식(2)의 ML 추정기는 아래에 주어지는 바와 같이, TDOA 측정들을 이용하여 위치들 및 송신 시간들 모두를 함께 추정하도록 확장될 수 있고:
Figure 112013009031179-pct00096
(3)
여기서,
Figure 112013009031179-pct00097
및
Figure 112013009031179-pct00098
는 각각 비기준 펨토들에서 송신 시간들의 (예를 들어, 미터로 표현되는) 진정한 값 및 추정된 값이다. 앞서 주어진 하나 또는 그 초과의 ML 공식들에서, 펨토 i가 이미 공지의 위치를 갖는 기준 펨토인 경우,
Figure 112013009031179-pct00099
이다. 상기 수식(2)의 ML 추정기는 모든 에러 항들(즉, 추정된 범위 차와 진정한 범위 차 사이의 차)의 합이 최소화되도록 모든 비기준 펨토들의 미지의 좌표들을 발견하려 시도한다. 에러없는 환경을 가정하면, 이 ML 공식의 솔루션은 진정한 위치들
Figure 112013009031179-pct00100
를 리턴할 것이다. 실제로는 범위 추정치들이 에러가 없지 않기 때문에, 내비게이션 솔루션은
Figure 112013009031179-pct00101
로 표기되는 진정한 좌표들
Figure 112013009031179-pct00102
의 추정치들을 리턴하고, 여기서
Figure 112013009031179-pct00103
이다. (3)에서의 ML 추정기는 비동기 네트워크에서 위치 좌표들에 부가하여 모든 비기준 펨토들에서의 송신 시간들을 추정한다. 시간 tj에 펨토 j에 의해 송신된 신호의 펨토 i에서의 진정한 TOA
Figure 112013009031179-pct00104
는,
Figure 112013009031179-pct00105
(4)
로 주어지고, 여기서 2개의 펨토들 사이의 진정한 범위
Figure 112013009031179-pct00106
는
Figure 112013009031179-pct00107
(5)
이고, c는 광속이다.
펨토가 다른 펨토로부터의 신호의 TOA를 추정만 할 수 있기 때문에, 이러한 추정치
Figure 112013009031179-pct00108
는
Figure 112013009031179-pct00109
(6)
로 주어지는 바와 같이 랜덤 에러 항만큼 진정한 값과 상이하다.
에러 항
Figure 112013009031179-pct00110
는 모든 에러 소스들에 기인한 에러들, 예를 들어, 수신기 잡음, 간섭, 다중경로, 비 가시선(line-of-sight) 전파, 내부(로컬) 클럭, (공지의 위치를 갖는 기준 펨토의 경우) 송신 펨토의 송신 시간 및 좌표들에 대한 불완전한 선험적 지식 등의 합을 나타낸다.
송신 펨토가 기준 펨토
Figure 112013009031179-pct00111
인 경우, 비기준 펨토
Figure 112013009031179-pct00112
에서 수신된 신호의 TOA 추정치
Figure 112013009031179-pct00113
는 다음과 같이 비기준 펨토의 추정된 좌표들
Figure 112013009031179-pct00114
의 항들로 기록될 수 있다.
Figure 112013009031179-pct00115
유사하게, 비기준 펨토
Figure 112013009031179-pct00116
로부터의 신호에 대한 비기준 펨토
Figure 112013009031179-pct00117
에서의 TOA 추정치
Figure 112013009031179-pct00118
는 아래에 주어지는 바와 같이 2개의 펨토들의 미지의 좌표들의 항으로 또한 기록될 수 있다.
Figure 112013009031179-pct00119
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, TDOA 추정치들은 송신 펨토들 중 하나에 대한 TOA 추정치를 모든 다른 이용가능한 TOA 추정치들로부터 감산함으로써 획득된다. TDOA 추정치들을 획득하는 다른 방법은, 2개의 송신 펨토들의 각각의 송신된 신호들을 측정 펨토에서 상호-상관시킴으로써 2개의 송신 펨토들 사이의 TOA들에서의 차들을 직접 추정하는 것이다.
TDOA 측정들은 또한 비기준 펨토들(즉, 미지의 위치들에서 미지의 송신 시간들을 갖는 펨토들)로부터 송신되는 수신 신호들로부터 수행되므로, 측정 트랜시버의 위치 및 송신 트랜시버의 위치 모두가 미지이기 때문에 TDOA 측정들은 절대적 위치 정보를 포함하지 않는다. 따라서, TDOA 측정들은 아래에서 상대적 도달 시간차(RTDOA)로 지칭된다.
다른 비기준 펨토 j 및 기준 펨토 k로부터의 신호들을 수신하는 비기준 펨토 i에서 추정된 RTDOA에 대한 수식은 아래에서 주어진다.
Figure 112013009031179-pct00120
(7)
상기 수식은 2개의 비-랜덤 차 항들; 펨토들 j 및 k까지의 펨토 i의 범위들에서의 차에 기인한 기하학적 시간차(GTD) 및 비동기 네트워크에서 2개의 펨토들에서의 상이한 송신 시간들에 기인한 상대적 시간차(RTD)로 구성된다. 수식(7)의 GTD 및 RTD 항들은 아래에 주어지는 바와 같이 확장될 수 있다.
Figure 112013009031179-pct00121
(8)
Figure 112013009031179-pct00122
(9)
RTDOA 측정들과 유사하게, 측정 트랜시버의 위치 및 송신 트랜시버의 위치 둘 모두가 미지이기 때문에 상기 GTD는 절대적 위치 정보를 포함하지 않고, 따라서 GTD는 비기준 펨토들의 위치를 획득하기 위한 종래의 방식에서는 사용될 수 없다.
네트워크의 모든 펨토들이 공통 시간 베이스에 동기화되면, RTDOA 수식들의 RTD들은 모든 펨토들이 동일한 시간에 송신하기 때문에 제로이다. 한편, 넌-제로 RTD들은 비동기 네트워크에서 추정될 필요가 있다.
송신 펨토들의 쌍들 사이에서 RTD들을 측정하는 종래의 방법은 위치 측정 유닛들(LMU들)로 지칭되는 추가적인 디바이스들을 고정되고 공지의 위치들에 설치하는 것이다. LMU들은, 예를 들어 셀룰러 배치에서의 매크로 기지국들과 같은 공지의 위치들을 갖는 송신기들 사이에서 RTD들을 추정하는데 이용된다. 그러나, 앞서 언듭된 바와 같이, 이 접근방식은, 송신기들(즉, 펨토들)의 위치가 미지인 경우 적용가능하지 않을 수 있다.
수식(7)의 RTDOA 추정치는 몇몇 수단에 의해 RTD 항이 공지되면 RTD 항을 감산함으로써 정정될 수 있다.
Figure 112013009031179-pct00123
(10)
이 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들은 비동기 펨토 네트워크에서 펨토들의 포지셔닝에 촛점을 둔다. (공지의 위치들을 갖는) 모든 기준 펨토들에서의 송신 시간들은 이미 공지된 것으로 가정된다. 따라서, 이 설명되는 실시예들의 다양한 양상들에서, 컴퓨터(190)는 네트워크에서 m개의 기준 펨토들에 의해 n개의 비기준 펨토들의 미지의 좌표들 및 송신 시간들의 공동(joint) 추정의 문제를 풀도록 프로그래밍된다. 추정될 비-랜덤이지만 미지의 파라미터들의 세트는
Figure 112013009031179-pct00124
이고, 여기서
Figure 112013009031179-pct00125
이다.
Figure 112013009031179-pct00126
및
Figure 112013009031179-pct00127
이라 하면, 수식(7)은 아래에 주어지는 바와 같이 일반적인 형태로 재작성될 수 있다.
Figure 112013009031179-pct00128
(11)
펨토 네트워크가 완전히 접속된 것(즉, 모든 펨토들이, RTDOA 측정들을 수행하기 위해 모든 다른 펨토들로부터 신호들을 수신할 수 있는 것)으로 가정하면, 기준 펨토들과 비기준 펨토들 사이의 mn개의 범위 측정들 및 비기준 펨토들 자신들 사이의 n(n-1)/2개의 범위 측정들이 획득된다. 아래에 주어지는 바와 같이, 기준 펨토들과 비기준 펨토들 사이의 접속을 mxn 이진 행렬
Figure 112013009031179-pct00129
로 정의하자:
Figure 112013009031179-pct00130
여기서, 기준 펨토 i가 비기준 펨토 j에 접속되면(즉, 펨토 i가 펨토 j로부터 TOA를 측정하면),
Figure 112013009031179-pct00131
이다. 그렇지 않으면,
Figure 112013009031179-pct00132
이다.
오직 n개의 비기준 펨토들을 고려하는 네트워크의 일부는 연결된 그래프로 표현될 수 있고, 여기서 꼭지점은 비기준 펨토를 표현하고, 2개의 꼭지점들 사이에서 무방향(undirected) 모서리는 대응하는 펨토들 사이의 접속을 표현한다. 그 다음, n개의 비기준 펨토들 사이의 접속은 아래에 주어지는 바와 같이 이진 대칭 행렬
Figure 112013009031179-pct00133
(연결된 그래프의 인접성 행렬)로 표현될 수 있다:
Figure 112013009031179-pct00134
여기서, 비기준 펨토들 i 및 j가 서로 접속되면(대응하는 꼭지점들 사이에 무방향 모서리가 존재하면)
Figure 112013009031179-pct00135
이다. 그렇지 않으면,
Figure 112013009031179-pct00136
이다. 비기준 펨토들 사이의 제한된 접속의 경우,
Figure 112013009031179-pct00137
의 비-대각(non-diagonal) 엔트리들 중 일부는 제로일 것이다. 펨토들 사이의 접속을 표현하는 행렬들
Figure 112013009031179-pct00138
및
Figure 112013009031179-pct00139
는 접속된 네트워크에서 이용가능한 범위 수식들의 세트를 간략하게 표현하도록 돕는다. 실제 시나리오에서, 네트워크의 펨토들의 모든 쌍들 사이의 접속은 보장될 수 없다. 이러한 제한된 접속은 각각의 행렬들의 대응하는 엔트리들을 제로로 설정함으로써 고려된다. 이용가능한 접속들의 수는 N으로 표기된다. 완전히 접속된 네트워크는 m+n개의 펨토들 사이의 접속들의 최대 가능한 수, 즉, N=mn+n(n-1)/2를 제공한다.
모든 가능한 RTDOA 측정들이 그룹화되면, 수식들의 세트는 아래에 주어진 바와 같이 행렬 표기법으로 간략하게 작성될 수 있고,
Figure 112013009031179-pct00140
(12)
여기서
Figure 112013009031179-pct00141
은 (N-1)개의 RTDOA 측정들을 포함하는 열 벡터이고,
Figure 112013009031179-pct00142
은 각각의 TOA 측정들에서 에러들의 차들을 포함하는 길이 (N-1)의 열 벡터이다. 인덱스들 i, j 및 k는 펨토 i에 의해 수행되는 측정에 의해 RTDOA 측정에 관여되는 임의의 3개의 펨토들을 나타낸다.
(12)의 수식들의 세트는 또한 아래에 주어지는 바와 같이 차 연산자들의 항으로 작성될 수 있고,
Figure 112013009031179-pct00143
(13)
여기서, 행렬 T는 (N-1)개의 제로들, -1, 및 1을 포함하는 자신의 각각의 행을 갖는 풀-랭크 (N-1)xN 차 연산자이다. T의 각각의 행은, RTDOA 수식을 획득하기 위해 어느 것으로부터 어느 TOA 측정이 감산되는지를 정의한다. 행렬 T t 는 또한 (m+n-2)개의 제로들, -1 및 1을 포함하는 자신의 각각의 행을 갖는 풀-랭크 (N-1)x(m+n) 행렬이다. 길이 N의 열 벡터 d는 접속된 펨토들의 쌍들 사이의 진정한 범위들을 제공하고, 길이 (m+n)의 열 벡터 t는 네트워크의 모든 기준 및 비기준 펨토들에서의 송신 시간들을 포함한다.
벡터-함수
Figure 112013009031179-pct00144
의 임의의 단일 엘리먼트(컴포넌트 함수)는 아래에 주어지는 바와 같이 그 엘리먼트가 의존하는 변수들의 항들에서 확장될 수 있다:
Figure 112013009031179-pct00145
(3)의 ML 추정기는 아래에 주어지는 바와 같이, 비용 함수가 최소화되도록 모든 미지의 파라미터들
Figure 112013009031179-pct00146
을 발견하려 시도하는 ML 추정기로서 다시 공식화될 수 있고:
Figure 112013009031179-pct00147
(14)
여기서
Figure 112013009031179-pct00148
이고 N은 RTDOA 추정치들 내의 잡음들의 공분산 행렬이다.
Figure 112013009031179-pct00149
(15)
여기서,
Figure 112013009031179-pct00150
은 주 대각선 상에 범위 추정치들의 분산들
Figure 112013009031179-pct00151
을 갖는 NxN 대각 공분산 행렬이다.
공분산 행렬 N의 엘리먼트들은 수식(14)에서 비용 함수의 최소화에서의 가중 계수들로서 동작한다. 공분산 행렬
Figure 112013009031179-pct00152
이 (예를 들어, 시간에 걸친 불충분한 수의 측정들에 기인하여) 추정될 수 없는 경우, 본 설명되는 실시예들의 특정한 양상들에서, 이것은 동일한 크기의 항등 행렬과 동일하게 설정될 수 있다.
앞서 나타낸 바와 같이,
Figure 112013009031179-pct00153
는 3개의 펨토들, 즉, 하나의 측정 펨토 및 2개의 송신 펨토들의 위치 좌표들에서 비선형 벡터 함수이다. 수식(14)에서 비용 함수를 최소화하기 위해,
Figure 112013009031179-pct00154
는 초기 추정치
Figure 112013009031179-pct00155
의 주위에서 2차 및 그 이상 차수의 항들을 드롭시키는 테일러 시리즈 확장에 의해 선형화될 수 있다. 선형 근사화에 기인한 에러가 작게 되도록, 초기 추정치들
Figure 112013009031179-pct00156
는 실제 위치들 및 송신 시간들
Figure 112013009031179-pct00157
에 근접한 것으로 가정되고,
Figure 112013009031179-pct00158
(16)
여기서,
Figure 112013009031179-pct00159
는
Figure 112013009031179-pct00160
에서 평가된 모든 컴포넌트-함수들의 1차 도함수들을 포함하는
Figure 112013009031179-pct00161
의 야코비안 행렬(Jacobian matrix)이다.
일례로서, 다른 비기준 펨토
Figure 112013009031179-pct00162
및 기준 펨토 Rk로부터 신호들을 수신하는 비기준 펨토
Figure 112013009031179-pct00163
에서의 RTDOA 수식(링크들 Bj→Bi 및 Rk→Bi에 대한 TOA 차)에 대응하는
Figure 112013009031179-pct00164
의 행을 아래에 주어지는 바와 같이 고려하자.
Figure 112013009031179-pct00165
Figure 112013009031179-pct00166
는
Figure 112013009031179-pct00167
,
Figure 112013009031179-pct00168
,
Figure 112013009031179-pct00169
및
Figure 112013009031179-pct00170
에만 의존하기 때문에, 언급된 변수들에 대응하는 행
Figure 112013009031179-pct00171
의 엔트리들을 제외하고는 모두 제로이다. 즉,
Figure 112013009031179-pct00172
는 변수들의 세트
Figure 112013009031179-pct00173
의 함수이다. 모든 다른
Figure 112013009031179-pct00174
에 대한 부분 도함수들은
Figure 112013009031179-pct00175
에서 단순하게 제로로 설정될 수 있다.
Figure 112013009031179-pct00176
의 넌-제로 엔트리들은 아래에 주어지는 바와 같이 의존적 변수들에서 확장될 수 있다:
Figure 112013009031179-pct00177
Figure 112013009031179-pct00178
의 선형 확장을 (16)으로부터 대체한 후 수식(14)를 간략화하면, ML 추정은 아래[2]에 주어지는 바와 같이 작성될 수 있다.
Figure 112013009031179-pct00179
(17)
모든 비기준 펨토들에 대한 원하는 위치 및 송신 시간들의 추정치들
Figure 112013009031179-pct00180
는 수식(17)에 의해 주어진다. 솔루션은 (17)을 반복적으로 풀므로써 획득될 수 있다. 임의의 시작하는 초기 추정치
Figure 112013009031179-pct00181
에 대해, 파라미터들
Figure 112013009031179-pct00182
가 추정된다. 다음 반복에서,
Figure 112013009031179-pct00183
를, 이전 반복에서 획득된 파라미터 추정치들과 동일하게 한 후 파라미터 추정치들
Figure 112013009031179-pct00184
가 다시 컴퓨팅된다. 2개의 반복들 사이에서 추정된 파라미터 값들에서의 변화가 거의 제로이거나 어느 정도의 공차 임계치보다 작은 경우 반복들은 중단된다(즉, 솔루션이 수렴한다).
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 수식(17)의 행렬 N은 항등 행렬이고 (예를 들어, 모든 RTDOA 측정 에러들이 동일하거나 동일한 것으로 단순하게 가정되는 경우), 수식(17)은:
Figure 112013009031179-pct00185
로 간략화된다.
추정될 미지의 파라미터들의 총 수는 3n(즉, n개의 비기준 펨토들의 (x, y) 좌표들 및 송신 시간들)이다. 고유한 솔루션을 갖는(즉, 미결정이 아닌) (12)의 수식들의 시스템의 경우, 독립적 RTDOA 측정들의 수는 미지의 변수들의 수와 동일하거나 그보다 커야 한다.
RTD들이 공지된 단순한 시나리오를 고려한다 (일반화의 손실 없이 RTD들은 제로로 공지된다). 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 이것은, 펨토 위치들 및 송신 시간들이 앞서 설명된 바와 같이 제 1 단계에서 결정되고, 이렇게 획득된 펨토 송신 시간들이 펨토들의 로컬 클럭을 조정하는데 이용되고, 따라서 RTD들이 제로인 경우일 것이다. 그 다음, 그러한 경우에 (7)의 RTDOA 추정치는 다음과 같이 재작성될 수 있다.
Figure 112013009031179-pct00186
(18)
모든 이용가능한 RTDOA 추정치들의 세트는 다음과 같이 행렬 표기로 간략하게 작성될 수 있고
Figure 112013009031179-pct00187
(19)
여기서
Figure 112013009031179-pct00188
(20)
이다.
(2)의 ML 추정기는 아래에 주어지는 바와 같이 가중된 비용 함수를 최소화함으로써 모든 비기준 펨토들
Figure 112013009031179-pct00189
의 미지의 x 및 y 좌표들을 추정하는 것과 동등하며,
Figure 112013009031179-pct00190
(21)
여기서,
Figure 112013009031179-pct00191
이고
Figure 112013009031179-pct00192
은 (15)에 의해 주어지는 바와 같은 RTDOA 추정치들에서의 잡음들의 공분산 행렬이다.
수식(22)의 ML 추정 문제에 대한 솔루션은 또한 이전에 설명된 바와 같은 (테일러 시리즈 확장을 이용한) 그레디언트 감소 최소화에 의해 획득될 수 있다. 네트워크가 완전히 동기화된 경우, RTD들은 제로이고 잡음 공분산 행렬
Figure 112013009031179-pct00193
은 (15)에 의해 주어진다. 이제 추정될 미지의 파라미터들의 감소된 수는 2n(즉, n개의 비기준 펨토들의 x 및 y 좌표들)이다. 또한, 독립적 RTDOA 측정들의 수는 고유한 솔루션을 얻기 위해 미지의 변수들의 수와 적어도 동일해야 한다.
따라서, RTD들이 제 1 단계에서 추정된 것으로 가정하면, 제 2 단계에서 펨토들의 위치들만이 풀리고, RTD들이 제로가 되도록 펨토 송신 시간들을 동기화하는데 이용된다.
앞서 설명된 방법의 성능을 도시하는 예로서, 도 3a에 도시된 바와 같은 3개의 기준 및 5개의 비기준 트랜시버들을 갖는 셀룰러 네트워크 레이아웃을 고려하자. 기준 트랜시버는 매크로 또는 펨토 기지국일 수 있다. 매크로 기지국들은 신중한 네트워크 계획 후에 배치되고, 고정되고 공지의 위치 좌표들을 갖고, 예를 들어, GPS를 이용하여 동기화될 수 있다. 예를 들어, 창문 가까이에 배치된 펨토는 예를 들어, 빌트-인(built-in) 보조 GPS/GNSS 수신기를 이용하여 자신의 위치를 발견할 수 있다. 비기준 디바이스들(펨토들)은, 실내 안쪽에 배치되어, 종래의 삼변측량 또는 다변측량 방법들을 이용하여 자신들의 위치들을 추정하기에 충분한 소스들(GPS/GNSS 위성들 또는 매크로 기지국들)로부터의 수신을 갖지 않는다.
도 3a의 예에서, 어떠한 비기준 펨토도 2개보다 많은 기준 기지국들로부터 신호들을 수신하지 않는다. 상세하게는, 도 3a의 방(30) 중앙에 도시된 펨토 B3은 어떠한 기준 트랜시버로부터도 신호들을 수신하지 않는다. 종래의 접근법들을 이용하여 미지의 좌표들을 갖는 트랜시버의 위치를 결정하기 위해서는, 적어도 3개의 기준 트랜시버들로부터의 신호들이 필요할 것이다. 따라서, 도 3a의 비기준 트랜시버들 중 어느 것도 종래의 방법들을 이용해서 위치결정될 수 없다.
도 3a의 예에서 접속은 도 3b의 그래프의 형태로 도시되고, 여기서 기준 트랜시버들 R1, R2 및 R3의 위치들은 원(circle)들로 마킹된다. 도 3b의 접속 그래프에서, "기준 대 비기준" 및 "비기준 대 비기준" 접속들은 각각 파선들 및 실선들로 도시된다. 이 예에 대한 기준 (R1, R2, R3) 및 비기준(B1, B2, B3, B4, B5) 트랜시버들의 x 및 y 좌표들은 아래에 리스팅된다.
Figure 112013009031179-pct00194
Figure 112013009031179-pct00195
가정된 접속에 대한 행렬들
Figure 112013009031179-pct00196
및
Figure 112013009031179-pct00197
는 아래에 주어진다. 나타낸 바와 같이, 비기준 트랜시버들은 그들 사이에서 완전한 접속을 갖는다.
Figure 112013009031179-pct00198
,
Figure 112013009031179-pct00199
모든 기준 트랜시버들(이 예에서는 펨토들 및 매크로들)은 서로 동기화되고 공지된 시간에 송신하는 것으로 가정된다. 일반화의 손실 없이,
Figure 112013009031179-pct00200
라 한다. 미지의 트랜시버들(B1-B5)의 송신 시간들은 제로와 동일하지 않고 또한 모든 트랜시버들에 대해 상이하고 미지임을 주목한다.
도 3b에 도시된 17개의 접속들에 대해, 상이한 비기준 펨토들에서의 RTDOA 추정치들에 대한 16개의 수식들의 세트가 아래에 리스팅된다. 이 수식들의 세트가 고유하지 않을지라도, 이 세트는 완전하여, 이 세트에 이미 포함된 모든 수식들과 독립적인 어떠한 새로운 수식도 발견될 수 없다. 차 연산자들
Figure 112013009031179-pct00201
및
Figure 112013009031179-pct00202
의 차수들은 각각 16x17 및 16x8이다.
Figure 112013009031179-pct00203
Figure 112013009031179-pct00204
범위 측정들에서의 잡음의 대각 공분산 행렬
Figure 112013009031179-pct00205
은 아래에 주어지는 바와 같이 이용가능한 접속들의 수 N(도 3b에 도시된 접속의 경우 N=17)에 의해 주어지는 자신의 차수들을 갖는 정방 행렬이고:
Figure 112013009031179-pct00206
(22)
여기서
Figure 112013009031179-pct00207
는 수신기 i와 j 사이의 TOA 측정들의 분산이다. 단순화를 위해, 설명되는 실시예들의 일 양상에서, TOA 측정들에서의 에러들은 통상적으로 분산되고 서로 독립적이지만, 동일한 분산, 즉 트랜시버들 i 및 j의 모든 쌍들에 대해
Figure 112013009031179-pct00208
를 갖는 것으로 가정한다.
Figure 112013009031179-pct00209
의 처음 2n개의 열들(n개의 비기준 펨토들의 x 및 y 좌표들에 대응함)만을 고려함으로써 획득되는 부분행렬(submatrix)은 진정한 위치들
Figure 112013009031179-pct00210
에서 부분 도함수들이 컴퓨팅되는 경우 기하학적 행렬로 지칭된다.
n개의 비기준 펨토들의 추정된 x 및 y 좌표들의 2n x 2n 공분산 행렬
Figure 112013009031179-pct00211
는 아래의 수식에 의해 주어진다.
Figure 112013009031179-pct00212
(23)
Figure 112013009031179-pct00213
(24)
비기준 펨토 i의 경우, 그 펨토의 x 좌표와 y 좌표 사이의 상호-상관들 및 나머지 (n-1)개의 비기준 펨토들에 대한 상호-상관들은 무시하고, 아래에 주어지는 바와 같이 부분행렬
Figure 112013009031179-pct00214
만을 추출한다.
Figure 112013009031179-pct00215
TOA 추정치들에서 가정된 분산(즉,
Figure 112013009031179-pct00216
)에 대해, 비기준 트랜시버들의 추정된 위치들은 1000개의 독립적 세트들의 측정들에 대해 비기준 트랜시버들의 진정한 위치들 주위에서 도 3c의 점들로 플로팅된다. 모든 위치 추정치들의 65% 및 95%를 포함하는 에러 타원들이 또한 도시된다. 비기준 트랜시버에 대한 타원들은 수식(27)에 의해 주어지는 대응하는 2 x 2 공분산 행렬을 이용하여 컴퓨팅된다.
비기준 트랜시버들에서의 송신 시간들이, 앞서 설명된 바와 같이 위치 좌표들에 부가하여 각각의 세트의 측정에 대해 추정된다. 이 추정된 송신 시간들은 비기준 펨토들을 동기화하는데 이용될 수 있다. 비기준 펨토의 로컬 클럭은 추정된 송신 시간들에 대해 조정된다(즉, 송신 시간 추정치에 기초하여 전진되거나 지연된다). 비기준 펨토들의 클럭들의 이러한 조정 이후, 네트워크의 RTD들은 모두 제로이고, 따라서 펨토 네트워크는 매크로 네트워크 시간에 동기화된다.
새로 조정된(즉, 동기화된) 송신 시간들에 의해, 앞서 설명된 위치 결정(position location) 방법이 반복될 수 있지만, 이 때, RTD들이 이제 제로이기 때문에 비기준 펨토들의 위치들만 풀린다. 이것은, 추정될 미지값들의 수가 더 적어서 미지의 위치들의 개선된 추정을 초래함을 표시한다. 이 경우, 미지의 펨토 위치들만을 추정하기 위해 더 적은 접속(즉, 더 적은 RTDOA 추정치들)이 충분할 것이다.
비기준 펨토들의 송신 시간들의 조정 이후, 본 방법의 제 2 실행의 결과가 1000개의 독립적 세트들의 측정들에 대해 비기준 펨토들의 진정한 위치들 주위에서 도 3d의 점들로 플로팅된다. 모든 위치 추정치들의 65% 및 95%를 포함하는 에러 타원들이 또한 도시된다. 도 3d 및 도 3c를 시각적으로 비교할 때, 에러 타원들이 이제 더 작아진 것, 즉, 제 1 실행 이후 추정된 송신 시간들이 비기준 펨토들의 송신 시간들을 조정하는데 이용된 경우, 본 방법의 제 2 실행 이후에 개선된 위치 추정치가 획득될 수 있는 것을 주목할 수 있다.
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 각각의 펨토는, 펨토들의 다운링크(DL) 송신 전력을 설정하기 위해 이웃 매크로들의 신호 강도들을 측정하는데 통상적으로 이용되는 네트워크 청취 모듈(NLM)을 구비한다. 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 이 NLM 모듈은 또한 TDOA 측정들 및/또는 TOA 측정들을 획득하는데 이용될 수 있다. 하기 절차 또는 이들의 조합들은 TDOA 측정들을 획득하기 위해 펨토에 의해 이용될 수 있다:
(1) 비기준 펨토는 자신의 근방의 가장 강한 매크로 셀 또는 기준 펨토를 측정한다. 예를 들어, 무선 트랜시버(150BI)는 다수의 신호들의 수신 신호 강도(RSS)를 측정하여, 동작(801)(도 8 참조)에 따라 다수의 RSS 측정들을 획득하고, 그 다음, 이 측정들을 정렬하여, 동작(802)에 따라 가장 큰 측정을 갖는 트랜시버를 가장 강한 것으로 식별한다.
(2) 위치 서버(190)로부터 보조 데이터를 요청하기 위해, 펨토 셀은 가장 강한 매크로 셀(또는 기준 셀)을 자신의 기준으로서 제공한다. 예를 들어, 도 8의 동작(803)에서와 같이, 무선 트랜시버(150BI)는 RSS 측정들 및/또는 가장 강한 매크로 셀의 아이덴티티를 백홀 링크(189)를 통해 컴퓨터(190)에 송신한다.
(3) 위치 서버(190)는, 예를 들어, (TDOA/TOA 측정들의 수행시 이용하기 위한) 자신의 근방의 매크로 및 펨토 셀들, 및 TDOA/TOA 측정들의 수행시 펨토를 보조할 수 있는 임의의 다른 데이터(예를 들어, 파일럿 신호 구성 정보 등)의 리스팅의 형태로, 보조 데이터를 (예를 들어, 백홀 링크(189)를 통해) 제공함으로써 요청에 응답한다. 이 리스팅은 주기적으로 또는 이벤트가 발생할 때(예를 들어, 새로운 펨토가 네트워크에 추가될 때) 업데이트될 수 있다. (예를 들어, 보조 GNSS에 대한) 다른 보조 데이터가 또한 위치 서버(190)에 의해 펨토에 제공될 수 있다. 예를 들어, 동작(804)에 의해 도시된 바와 같이, 컴퓨터(190)는 새로운 무선 트랜시버(150BI)의 가장 강한 이웃의 RSS 측정들 및/또는 아이덴티티(ID)를 수신한다. 가장 강한 이웃이 아직 식별되지 않았다면(예를 들어, 동작(802A)을 수행함으로써 동작(802)이 스킵된다면), 컴퓨터(190)는 동작(804A)을 수행하여 가장 강한 이웃을 발견한다. 그 다음, 컴퓨터(190)는 동작(805)을 수행하여, RSS 측정들을 저장하고 그리고/또는 새로운 트랜시버의 ID를 갖는 가장 강한 이웃의 ID를 저장한다. 컴퓨터(190)는 동작(805)을 수행한 후 새로운 트랜시버(150BI)에 보조를 전송하는 동작(806)을 수행한다.
(4) 펨토는 이 보조 데이터를 이용하여 TDOA/TOA 측정들을 획득한다. 예를 들어, 동작(807)에 의해 도시된 바와 같이, 무선 트랜시버(150BI)는 보조(예를 들어, 이웃들의 리스트)를 수신하고 동작(808)으로 이동한다. 동작(808)에서, 무선 트랜시버(150BI)는 보조를 이용하여 TDOA 값들을 생성하는데, 예를 들어, 이 리스트를 이용하여 측정들을 수행한다. 동작(808)에서 생성된 TDOA 값들은 본 명세서에서 설명된 바와 같이 미지-미지의 TDOA 값들 및 미지-기지 RDOA 값들을 포함한다. 그 다음, 동작(809)에서, 동작(808)에서 생성된 TDOA 값들은 백홀 링크(189)를 통해 컴퓨터(190)로 송신된다. 그 다음, 컴퓨터(190)는 동작(810)에 따라, 수신된 TDOA 값들을 이용하여 동시의 수식들을 풀고, 그 다음 동작(811)에서 컴퓨터(190)는 시간 오프셋들 및 인가를 새로운 무선 트랜시버(150BI)에 송신한다. 새로운 무선 트랜시버(150BI)는 시간 오프셋을 이용하여 자신의 클럭을 (동작(812)에 따라) 리셋하고, 그 다음, 미리 결정된 코드들의 세트를 갖는 미리 결정된 신호(예를 들어, 파일럿 신호 또는 PRS)를 송신함으로써 네트워크에 참여한다. 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 풀기 위한 미지값들의 수를 감소시키기 위해, 비기준 펨토는 자신의 타이밍을, 그 펨토가 기준 펨토 또는 매크로로부터 자신의 신호를 수신한 시간에 기초하여 (예를 들어, 도 8의 동작들(807 및 808) 사이에서) 설정한다. 펨토는 이 정보를 (예를 들어, 펨토의 자신의 ID의 형태 및 신호를 송신한 펨토의 ID의 형태 및 타이밍의 형태로) 위치 서버에 표시할 수 있다.
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 계획된 매크로들과는 달리, 펨토의 물리적 셀 아이덴티티(PCI)는 지리적 영역에서 고유하지 않을 수 있다. 혼잡을 방지하기 위해, 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 펨토는, 자기 자신 및/또는 이웃 펨토들의 글로벌 셀 아이덴티티(GCI) 또는 자신의 동등한 고유의 식별자 뿐만 아니라 자신이 시간 기준으로서 이용하고 있는 셀을 리포트할 필요가 있을 수 있다. 따라서, 설명되는 실시예들의 특정한 양상들에서, 컴퓨터(190)는 2개의 식별자들, 즉 펨토의 PCI 및 GCI를 펨토의 ID로서 조합하여 이용한다.
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 네트워크가 3GPP LTE 표준에 따라 동작하는 경우, TDOA는 포지셔닝 기준 신호들(PRS)의 측정들에 의해 획득된다. 이러한 측정들에 의한 하나의 문제는 모든 셀들의 PRS가 매크로 환경에서는 통상적으로 중첩한다는 것이다. 이것은, 펨토들이 동시에 PRS를 송신 및 수신할 수 없기 때문에, 펨토들에 대해 문제가 된다. 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서 이용되는 하나의 솔루션은 (예를 들어, 상이한 PRS 구성을 선택함으로써) 상이한 펨토들이 상이한 시간들에 PRS를 송신하게 하는 것이다. 이러한 "시간 재사용"은 설명되는 실시예들의 양상에 따라 상이한 변화들을 갖는다. 예를 들어, 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 특정한 펨토에 의해 선택되는 시간 슬롯은 랜덤으로 선택되는 한편, 다른 양상들에서 시간 슬롯은 다른 펨토들 등에 시그널링된다.
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 둘 또는 그 초과의 펨토들은 자신들의 (그들의 다운링크 송신기들에 의해 생성되는) 파일럿 신호들을 동시에 침묵시키는 한편, 이 침묵된 펨토들 중 하나 또는 그 초과는 침묵되지 않은(즉, 활성인) 펨토들로부터의 신호들의 측정들을 수행한다. 펨토들의 침묵은 (침묵된 펨토들로부터의) 간섭을 감소시켜, 침묵이 없을 때 가능한 것보다 추가적인 측정들이 수행될 수 있게 한다. 펨토들은 특정한 침묵 인터벌들 동안 침묵될 수 있고, 이 인터벌들은 앞서 설명된 PRS 기회들에 대응할 수 있다.
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, TDOA들을 획득하기 위해 이용되는 PRS 신호는, 본 특허 출원의 도입부에 언급된 바와 같이, 그 전체가 인용에 의해 본 명세서에 포함된 미국 출원 12/651,838호에 설명되는 바와 같이 준비되고 송신된다.
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 이웃 펨토를 침묵시키는 지속기간은 주어진 펨토에 대해 미리 결정된 방식으로, 예를 들어, 주어진 펨토에서 감지되는 파일럿 신호들을 갖는 펨토들의 수에 기초하여 컴퓨터(190)에 의해 계산된다. 그 다음, 이웃 펨토는, 그 주어진 펨토가 자신의 측정들을 시작하도록 명령받는 때로부터 시작하는 계산된 지속기간 동안 침묵을 준수하도록 요청받는다.
조정된 침묵의 특정한 양상들이 앞서 설명되지만, 조정된 침묵을 이용하기 위한 다수의 다른 방법들은, 본 개시 뿐만 아니라, 본 특허 출원의 도입부에 언급된 바와 같이, 그 전체가 인용에 의해 본 명세서에 포함된 미국 출원 12/651,844호의 개시의 관점에서 쉽게 명백할 것이다.
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 수식(22)의 ML 추정 문제에 대한 솔루션은 이전에 설명된 바와 같이 (테일러 시리즈 확장을 이용하여) 그레디언트 감소 최소화에 의해 획득된다. 네트워크가 완전히 동기화된 경우, RTD들은 제로이고 잡음 공분산 행렬은 수식(15)에 의해 주어진다. 대안적으로, 비기준 트랜시버 i가 자신의 송신 시간을, 자신이 셀 j로부터 신호를 수신한 시간으로 설정함으로써 기준 트랜시버 j로부터 자신의 동기화를 획득하는 경우,
Figure 112013009031179-pct00217
이다. 이것은 RTD들을 미지의 위치들의 함수가 되게 하여, 2n개의 수식들이 존재하면 풀릴 수 있는 오직 2n개의 미지의 값들을 초래한다.
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 무선 트랜시버의 지리적 위치를 식별하기 위해 x 및 y 좌표들이 이용될지라도, 설명되는 실시예들의 다른 양상들에서는 그 대신 위도, 경도 및 고도가 이용됨을 주목한다.
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 도 1a-1e, 2, 3a-3d, 4a-4c, 5a-5h, 6a, 6b 및 7a-7g를 참조하여 본 명세서에서 설명되는 유형의 방법 및 장치는 미국 글로벌 포지셔닝 시스템(GPS)에 의해 이용된다. 몇몇 이러한 양상들에서, GPS 클럭 소프트웨어의 시간은 기준 무선 트랜시버(150RA)에서 그의 추정된 값 및 그 값과 연관된 불확실성에 의해 유지된다. 정확한 GPS 위치 고정 후 GPS 시간은 종종 정확하게(현재 GPS 구현들에서는 수십 나노초의 불확실성 이내로) 공지될 것임을 주목할 수 있다.
아울러, GPS에 부가하여, 도 1a-1e, 2, 3a-3d, 4a-4c, 5a-5h, 6a, 6b 및 7a-7g에 도시된 방법 및 장치는 또한 러시아의 글로나스 시스템, 유럽의 갈릴레오 시스템, 위성 시스템들의 조합으로부터의 위성들을 이용하는 임의의 시스템, 또는 장래에 개발될 임의의 위성 시스템과 같은 다양한 다른 위성 포지셔닝 시스템들(SPS)에 의해 이용될 수 있다. 따라서, 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서 GPS 환경이 이용될지라도, 본 명세서에서 설명되는 시스템 및 방법은 임의의 포지셔닝 시스템으로 구현될 수 있다.
게다가, 설명되는 방법 및 장치의 몇몇 양상들은, 의사위성들, 또는 위성들 및 의사위성들의 조합으로부터의 무선 신호들을 활용하는 포지셔닝 결정 시스템들에 의해 이용될 수 있다. 위사위성들은, PN 코드, 또는 GPS 시간과 동기화될 수 있는 L-대역(또는 다른 주파수) 캐리어 신호 상에서 변조되는 다른 레인징 코드(GPS 또는 CDMA 셀룰러 신호와 유사함)를 브로드캐스팅하는 지상 기반 송신기들이다. 각각의 이러한 송신기는 원격 수신기에 의한 식별을 허용하기 위해 고유의 PN 코드를 할당받을 수 있다. 의사위성들은, 터널들, 광산들, 건물들, 도심 협곡들 또는 다른 폐쇄된 영역들과 같은, 궤도 위성으로부터의 GPS 신호들이 이용불가능할 수 있는 상황들에서 유용하다. 의사위성들의 다른 구현은 라디오-비컨(beacon)들로 공지된다. 이러한 설명되는 실시예들의 설명 시에 사용되는 용어 "위성"은 의사위성들, 위사위성들의 균등물들, 및 가능하게는 다른 것들을 포함하도록 의도된다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "SPS 신호들"은 의사위성들 또는 의사위성들의 균등물들로부터의 SPS-유사 신호들을 포함하는 것으로 의도된다.
설명되는 실시예들의 양상에 따라, 앞서 설명된 유형의 무선 트랜시버 (150BI)(도 1a)는 또한 본 명세서에서 설명되는 유형의 임의의 이동국(MS)에 포함될 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 이동국(MS)은, 셀룰러 또는 다른 무선 통신 디바이스(예를 들어, 셀 폰), 개인용 통신 시스템(PCS) 디바이스, 개인용 내비게이션 디바이스(PND), 개인용 정보 관리자(PIM), 개인 휴대 정보 단말(PDA), 랩탑 또는 무선 통신들을 수신할 수 있는 다른 적절한 모바일 디바이스와 같은 디바이스를 지칭한다. 용어 "이동국"은 또한, 위성 신호 수신, 보조 데이터 수신, 및/또는 위치-관련 프로세싱이 디바이스에서 발생하든 또는 PND에서 발생하든, 예를 들어 단거리 무선, 적외선, 유선 접속 또는 다른 접속에 의해 개인용 내비게이션 디바이스(PND)와 통신하는 디바이스들을 포함하는 것으로 의도된다.
또한, "이동국"은, 위성 신호 수신, 보조 데이터 수신 및/또는 위치-관련 프로세싱이 디바이스에서 발생하든, 서버 컴퓨터에서 발생하든 또는 네트워크와 연관된 다른 디바이스에서 발생하든, 예를 들어 인터넷, WiFi 또는 다른 네트워크를 통해 서버와 통신할 수 있는 무선 통신 디바이스들, 컴퓨터들, 랩탑들 등을 포함하는 모든 디바이스들을 포함하도록 의도된다. 상기한 것들의 임의의 동작가능한 조합이 또한 "이동국"으로 고려된다. 용어들 "이동국" 및 "모바일 디바이스"는 종종 상호교환가능하게 이용된다. 개인용 정보 관리자들(PIM들) 및 개인 휴대 정보 단말들(PDA들)은 무선 통신들을 수신할 수 있다. 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 이러한 이동국은, 그 후 컴퓨터(190)에 송신되는 TOA 측정들을 수행하도록 구성되는 네트워크 청취 모듈(NLM)을 구비함을 주목한다.
도 1a-1e, 2, 3a-3d, 4a-4c, 5a-5h, 6a, 6b 및 7a-7g 중 임의의 하나 또는 그 초과를 참조하여 본 명세서에서 설명되는 방법들은 애플리케이션에 따라 다양한 수단에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 이 방법들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현의 경우, 프로세싱 유닛들은 주문형 집적 회로들(ASIC들), 디지털 신호 프로세서들(DSP들), 디지털 신호 프로세싱 디바이스들(DSPD들), 프로그래머블 로직 디바이스들(PLD들), 필드 프로그래머블 게이트 어레이들(FPGA들), 프로세서들, 제어기들, 마이크로-제어기들, 마이크로프로세서들, 전자 디바이스들, 본 명세서에 설명되는 기능들을 수행하도록 설계되는 다른 전자 유닛들, 또는 이들의 조합 내에서 구현될 수 있다.
펌웨어 및/또는 소프트웨어 구현의 경우, 방법들은 본 명세서에서 설명되는 기능들을 수행하는 모듈들(예를 들어, 절차들, 기능들 등)로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 방법들의 구현 시에, (예를 들어, 이진의) 명령들을 유형적으로(tangibly) 구현하는 임의의 비일시적 머신 판독가능 매체가 이용될 수 있다. 예를 들어, (소프트웨어의 형태인) 컴퓨터 명령들(421)은 컴퓨터(190)의 메모리(192)(도 4b)에 저장되고, 예를 들어, 마이크로프로세서와 같은 프로세서(194)에 의해 실행될 수 있다. 아울러, 메모리(192)(도 4b)는 프로세서(194)를 포함하는 단일 칩 내에 또는 프로세서(194)를 포함하는 칩 외부에 구현될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "메모리"는 임의의 유형의 장기, 단기, 휘발성(예를 들어, DRAM), 비휘발성(예를 들어, SRAM), 또는 컴퓨터(190)(도 4b)의 프로세서(194)에 의해 액세스가능한 다른 메모리를 지칭하며, 임의의 특정한 유형의 메모리 또는 메모리들의 수, 또는 메모리가 저장되는 매체의 유형으로 제한되지 않는다.
무선 트랜시버들(150BI, 150BJ, 150BK, 150RA, 150RB)(도 1a 참조)은 도 4b에 도시된 컴퓨터(190)와 유사하게 하나 또는 그 초과의 프로세서들 및 하나 또는 그 초과의 메모리들을 스스로 포함할 수 있음을 주목한다. 따라서, 무선 트랜시버들(150BI, 150BJ, 150BK, 150RA) 내의 이러한 프로세서(들)는 컴퓨터(190)로부터의 요청들에 응답하여, TOA 및/또는 TDOA 측정들을 준비 및 송신하기 위해, 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 포함되는 명령들로 프로그래밍될 수 있다. 설명되는 실시예들의 양상에 따라, 측정들을 수행하는 경우, 무선 트랜시버들(150BI, 150BJ, 150BK, 150RA) 내의 이러한 프로세서(들)는 (예를 들어, 서로에 대해 및/또는 무선 통신 네트워크의 글로벌 시간 베이스에) 동기화되지 않은 클럭들을 이용할 수 있다.
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들은, 가능한 다수의 로컬 최소값들을 갖는 2n 또는 3n개의 변수들/파라미터들의 복잡한(볼록하지 않은) 함수인 비용 함수를 이용한다. 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 위치/시간 추정치들은 이 비용 함수를 최소화함으로써, 즉, 글로벌 최소값을 발견함으로써 획득된다. 설명되는 실시예들의 특정한 양상들에서 비선형 최소자승(LS)법이 이용된다. 비선형 비용 함수는, 테일러 시리즈를 이용하고 0차 및 1차 항들만을 보유하여 구성 항들을 확장시킴으로써 선형화될 수 있다. 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서 이용되는 최소자승법은, 반복적 최소화가 시작되는 미지의 파라미터들의 초기 추측들에 민감하다. 구체적으로, 초기 추측들이 진정한 값들로부터 너무 멀리 떨어져 있으면, 이 방법은 솔루션에 수렴하지 못할 수 있다. 이러한 경우들에서, 여기서 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 반복적 최소화는 초기 추측들의 새로운 다른 값들로 다시 시작될 수 있다. 아울러, 비용 함수의 최소화는 상이한 세트의 초기 추측들에 의할 때마다 몇몇 회 반복될 수 있다. 반복적인 최소화 절차의 각각의 반복에서, 컨버전스 이후 비용 함수의 값은 어떠한 메모리에 저장된다. 최종 단계에서, 비용 함수의 최소 값을 초래하는 수렴된 솔루션이 (다수의 수렴된 솔루션들 중) 최종 솔루션으로서 선택된다. 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 비선형 최소자승법을 이용하여 포지셔닝 수행 결과들이 획득되고, 여기서, 초기 추측들은 미지의 파라미터들의 진정한 값들이고, 수행 결과들은, 비기준 펨토들의 위치 및 시간 오프셋들을 정확하게 식별하는 기준 결과들로서 고려된다.
몇몇 상황들에서, 비기준 펨토들의 위치들에 대한 어떠한 사전 정보(또는 추측들)도 이용가능하지 않을 수 있다. 기준 펨토/매크로 기지국의 위치들 및 송신 시간들만이 공지된다. 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 초기 추측들이 2n (또는 3n) 차원의 탐색 공간에서 오직 랜덤으로 선택되면, 비선형 최소자승(LS)법은 로컬 최소값에 수렴할 수 있거나, 전혀 수렴하지 않을 수 있다. 따라서, 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들은, 로컬 최소값에 갇히게 되는 것을 대부분 회피하면서 글로벌 최소값에 대한 탐색할 수 있는, 시뮬레이티드 어닐링(Simulated Annealing)(SA) 기술 또는 유전 알고리즘(Genetic Algorithm)(GA) 기술과 같은 스토캐스틱(stochastic) 탐색 기술을 이용한다. 컴퓨터(190)가 최소값 주위에서 탐색을 정밀화하지 못할 수 있을지라도 글로벌 최소화에 대해 탐색하는 컴퓨터(190)에 의해, 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서 유전 알고리즘 기술이 이용된다. 아울러, 함수 최소값 주위에서 더 정교한 탐색을 수행하는 컴퓨터(190)에 의해, 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서 시뮬레이티드 어닐링 기술이 이용된다.
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들은, 펨토들을 포함하는 건물(30) 내에서 또는 건물(30)에 근접하여 랜덤으로 선택되는 파라미터 값들에 의한 다수의 초기 추측들로 컴퓨터(190)에서 비선형 LS 방법을 이용함으로써, 비용 함수를 최소화하고 비기준 펨토들의 위치들/송신 시간들을 추정한다. 예를 들어, 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서 컴퓨터(190)는, 비용 함수의 최소값을 제공하는 실행에 대응하는 파라미터 값들을 선택한다. 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들은 유전 알고리즘(GA) 및 시뮬레이티드 어닐링(SA)의 조합을 이용한다. 구체적으로, 유전 알고리즘은 한정된 탐색 영역 내에서 (건물(30)의 대략적 치수들, 예를 들어, 30 미터 x 30 미터 또는 건물(30)이 위치되는 거리 경계들의 치수들을 이용하여) 다수회 실행되고, 최상의 결과(비용 함수의 최소값)가 선택된다. 다음으로, 유전 알고리즘으로부터의 최상의 결과에 대응하는 3n개의 파라미터 값들(앞서 설명됨)이 시뮬레이티드 어닐링을 위한 초기 추측들로서 이용된다. 그 후, 시뮬레이티드 어닐링은 또한 알고리즘 파라미터들을 업데이트하면서 다수회 실행된다. 설명되는 실시예들의 양상에 따라, 도 5a-5h를 참조하여 앞서 설명된 유형의 LS 방법이 유전 알고리즘 및/또는 시뮬레이티드 어닐링에 후속하며, 여기서 GA 및/또는 RA는 파라미터 값들의 초기 추측들을 제공한다.
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 다음과 같이 SA를 이용하는 추가적인 세밀화가, GA를 이용하는 글로벌 탐색에 후속한다: GA가 5회 실행되고 최상의 결과(비용 함수의 최소값)가 선택된다. 그 다음, GA로부터의 최상의 결과에 대응하는 파라미터 값들이 SA의 제 1 실행에 대한 초기 추측들로서 이용된다. SA의 각각의 후속 실행에서, 이전의 실행으로부터의 파라미터 값들이 초기 추측들로 선택된다. SA는 총 10회 실행된다. 그 후, 최소 비용 함수에 대응하는 파라미터 값들이 최종 솔루션으로 선택되고, 이것은 새로운 무선 트랜시버들(150BI, 150BJ 및 150BK)의 미지의 위치들을 식별한다. 따라서, 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 이 문단에서 설명되는 GA 및 SA의 조합이 미지의 위치들에 대해 비교적 정확한 값들을 초래하기 때문에, 동시의 수식들에 대한 최소자승 솔루션은 전혀 이용되지 않음을 주목한다.
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 무선 트랜시버들(150RA, 150RB, 150BI, 150BJ 및 150BK)과 같은 앞서 설명된 유형의 몇몇 무선 트랜시버들은 도 9에 도시된 바와 같이 무선 트랜시버(900)에 의해 구현된다. 무선 트랜시버(900)는, 무선 통신 네트워크에 동기화되는 클럭(907), 및 안테나(901)에 의해 감지되는 무선 신호들의 도달 시간(TOA)의 (클럭(907)에 대한) 측정들을 생성하는 네트워크 청취 모듈(903)을 포함한다. 네트워크 청취 모듈(903)은 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서 다운링크 수신기이다.
종래의 펨토들은, 예를 들어, 간섭 관리를 위해 라디오 환경을 감지하는 네트워크 청취 모듈을 포함할 수 있다. 설명되는 실시예들의 특정한 양상들에서, 종래의 펨토에 의한 라디오 환경(예를 들어, 무선 신호들)의 감지는, 예를 들어, TOA 값들을 측정하는 기능을 포함하는, 본 명세서에서 설명되는 유형의 방법들을 수행하는 그 펨토의 펌웨어를 업데이트함으로써 변형될 수 있다. 설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 무선 트랜시버(900)의 펌웨어는, 앞서 인용에 의해 포함된 미국 출원 12/606,037호에 설명된 바와 같은 TOA 값을 결정하는 방법을 수행하도록 구현된다.
도 9를 다시 참조하면, 안테나(901) 상에서의 몇몇 무선 신호들은 미지의 위치들로부터 수신되고 미지의 타이밍들을 가질 수 있는 한편, 안테나(901) 상에서의 다른 무선 신호들은 공지의 위치들로부터 수신되고 (무선 네트워크의 공통 클럭에 대해) 공지된 타이밍들을 가질 수 있다. 설명되는 실시예의 몇몇 양상들에서, 트랜시버(900)의 프로세서(906)는 네트워크 청취 모듈(903)에 커플링되어 그 곳에서 수행된 TOA 측정들을 수신한다. 프로세서(906)는 산술 논리 유닛(ALU)을 포함하고, 차례로 산술 논리 유닛(ALU)은 도 4c의 ALU(197)를 참조하여 앞서 설명된 유형의 감산기를 포함함을 주목한다. 메모리(905)는 프로세서(906)에 커플링되어 측정들을 수신하고, LAN 회로(904)를 통해 (구리 또는 광섬유로 형성된) 케이블(908)로의 송신에 이용하기 위해 프로세서(906)에 의해 리트리브될 때까지 측정들을 일시적으로 저장할 수 있다. 메모리(905)는 도달 시간차(TDOA) 값들을 컴퓨팅하기 위해 측정들을 이용하기 위한, 프로세서(906)에 대한 머신 명령들을 포함할 수 있다. 프로세서(906)에 의한 메모리(905)의 명령들의 실행 시에, 각각의 TDOA 값은 메모리(905)의 측정들 중 한 쌍의 측정들 사이의 차로서 컴퓨팅될 수 있다.
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 무선 트랜시버(900)는 안테나(901) 상에서 무선 신호를 송신하기 위해 다운링크 송신기(902)를 포함한다. 다운링크 송신기(902)는 라인(909)에 의해 네트워크 청취 모듈(903)에 커플링되어, 모듈(903)은 측정들을 수행하는 동안 송신기(902)를 턴오프시킬 수 있고, 측정들이 완료되는 경우 송신기(902)를 턴온시킬 수 있다. 아울러, 프로세서(906)는 또한 다운링크 송신기(902)에 커플링되어, LAN 회로(904) 상에서 수신된 (침묵 요청과 같은) 요청에 응답하여 다운링크 송신기(902)를 턴오프시킨다. 몇몇 양상들에서, 침묵 요청은 그 안에서 침묵 지속기간을 특정할 수 있다. 특정한다면, 다운링크 송신기(902)의 턴오프 이후, 프로세서(906)는 (특정된 바와 같이) 지속기간 동안 대기하고, 그 다음 다운링크 송신기(902)를 턴온시킨다.
펌웨어 및/또는 소프트웨어로 구현되면, 기능들은 하나 또는 그 초과의 명령들 또는 코드로서 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체 상에 저장될 수 있다. 예들은, 데이터 구조로 인코딩된 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체 및 컴퓨터 프로그램으로 인코딩된 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체를 포함한다. 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 제조 물품의 형태를 가질 수 있다. 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 물리적 컴퓨터 저장 매체를 포함한다. 한정이 아닌 예로써, 이러한 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 SRAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 저장소, 자기 디스크 저장 또는 다른 자기 저장 디바이스들, 또는 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 요구되는 프로그램 코드를 저장하는데 이용될 수 있고, 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 비일시적 매체를 포함할 수 있고; 여기서 사용되는 디스크(disk 및 disc)는 컴팩트 디스크(disc)(CD), 레이저 디스크(disc), 광 디스크(disc), 디지털 다기능 디스크(disc)(DVD), 플로피 디스크(disk), 및 블루-레이 디스크(disc)를 포함하며, 여기서 디스크(disk)들은 보통 데이터를 자기적으로 재생하지만, 디스크(disc)들은 레이저들을 이용하여 광학적으로 데이터를 재생한다. 상기한 것의 조합들 또한 컴퓨터 판독가능 매체의 범주 내에 포함되어야 한다.
아울러, 컴퓨터(190)(도 1a)에 의해 이용되는 위치 결정 기술들은 무선 광역 네트워크(WWAN), 무선 로컬 영역 네트워크(WLAN), 무선 개인 영역 네트워크(WPAN) 등과 같은 다양한 무선 통신 네트워크들에 이용될 수 있다. 용어 "네트워크" 및 "시스템"은 종종 상호교환가능하게 사용된다. WWAN은 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 네트워크, 시분할 다중 액세스(TDMA) 네트워크, 주파수 분할 다중 액세스(FDMA) 네트워크, 직교 주파수 분할 다중 액세스(OFDMA) 네트워크, 싱글 캐리어 주파수 분할 다중 액세스(SC-FDMA) 네트워크 등일 수 있다. CDMA 네트워크는 cdma2000, 광대역-CDMA(W-CDMA) 등과 같은 하나 또는 그 초과의 라디오 액세스 기술들(RAT들)을 구현할 수 있다. cdma2000은 IS-95, IS-2000 및 IS-856 표준들을 포함한다. TDMA 네트워크는 이동 통신용 범용 네트워크(GSM), 디지털 어드밴스드 모바일 폰 시스템(D-AMPS), 또는 몇몇 다른 RAT를 구현할 수 있다. GSM 및 W-CDMA는 "3세대 파트너쉽 프로젝트(3GPP)"로 명명된 콘소시엄으로부터의 문서들에 설명된다. cdma2000은 "3세대 파트너쉽 프로젝트 2(3GPP2)"로 명명된 콘소시엄으로부터의 문서들에 설명된다. 3GPP 및 3GPP2 문서들은 공개적으로 이용가능하다. WLAN은 IEEE 802.11x 네트워크일 수 있고, WPAN은 블루투스 네트워크, IEEE 802.15x, 또는 몇몇 다른 유형의 네트워크일 수 있다. 이 기술들은 또한 WWAN, WLAN 및/또는 WPAN의 임의의 조합에 이용될 수 있다.
설명되는 실시예들은 Wi-Fi/WLAN 또는 다른 무선 네트워크들과 함께 구현될 수 있다. Wi-Fi/WLAN 신호들에 부가하여, 무선/모바일 스테이션은 또한 위성들로부터 신호들을 수신할 수 있고, 신호들은 글로벌 포지셔닝 시스템(GPS), 갈릴레오, GLONASS, NAVSTAR, QZSS, 이 시스템들의 조합으로부터의 위성들을 이용하는 시스템, 또는 장래에 개발될 임의의 SPS로부터의 신호들일 수 있고, 이 시스템들 각각은 본 명세서에서는 일반적으로 위성 포지셔닝 시스템(SPS) 또는 GNSS(글로벌 내비게이션 위성 시스템)으로 지칭된다. 설명되는 실시예들은 또한, 의사위성들 또는 의사위성들을 포함하는 시스템들의 조합과 함께 구현될 수 있다. 설명되는 실시예들은 펨토셀들 또는 펨토셀들을 포함하는 시스템들의 조합과 함께 구현될 수 있다.
위성 포지셔닝 시스템(SPS)은 통상적으로, 송신기들로부터 수신된 신호들에 적어도 부분적으로 기초하여, 엔티티들로 하여금 지상에서의 그들의 위치 또는 공중에서(above the Earth)의 그들의 위치를 결정하게 하기 위해 위치되는 송신기들의 시스템을 포함한다. 이러한 송신기는 통상적으로, 칩들의 세트 번호의 반복하는 의사랜덤 잡음(PN) 코드로 마킹된 신호를 송신하고, 지상 기반 제어국들, 사용자 장비 및/또는 우주비행체들 상에 위치될 수 있다. 상세한 예에서, 이러한 송신기들은 지구 궤도 위성 비행체들(SV들) 상에 위치될 수 있다. 예를 들어, 글로벌 포지셔닝 시스템(GPS), 갈릴레오, 글로나스 또는 콤파스(Compass)와 같은 글로벌 내비게이션 위성 시스템(GNSS)의 성상도 내의 SV는, 그 성상도 내의 다른 SV들에 의해 송신된 PN 코드들과는 구별가능한 PN 코드로 마킹된 신호를 (예를 들어, GPS에서와 같이 각각의 위성에 대해 상이한 PN 코드들을 이용하여 또는 글로나스에서와 같이 상이한 주파수들 상에서 동일한 코드를 이용하여) 송신할 수 있다.
특정한 양상들에 따르면, 본 명세서에 제시된 기술들은 SPS에 대한 글로벌 시스템들(예를 들어, GNSS)로 제한되지 않는다. 예를 들어, 본 명세서에 제공된 기술들은, 예를 들어, 일본의 QZSS(Quasi-Zenith Satellite System), 인도의 IRNSS(Indian Regional Navigational Satellite System), 중국의 Beidou 등과 같은 다양한 지역 시스템들, 및/또는 하나 또는 그 초과의 글로벌 및/또는 지역 내비게이션 위성 시스템들과 연관되거나 그렇지 않으면 그에 의한 이용을 위해 인에이블될 수 있는 다양한 증강 시스템들(예를 들어, 위성 기반 증강 시스템(SBAS))에 적용될 수 있거나 그렇지 않으면 그러한 시스템들에서의 이용을 위해 인에이블될 수 있다. 한정이 아닌 예시로서, SBAS는, 예를 들어, WAAS(Wide Area Augmentation System), EGNOS(European Geostationary Navigation Overlay Service), MSAS(Multi-functional Satellite Augmentation System), GAGAN(GPS Aided Geo Augmented Navigation or GPS and Geo Augmented Navigation system) 등과 같은, 무결성 정보, 차분 보정들 등을 제공하는 증강 시스템(들)을 포함할 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, SPS는 하나 또는 그 초과의 글로벌 및/또는 지역 내비게이션 위성 시스템들 및/또는 증강 시스템들의 임의의 조합을 포함할 수 있고, SPS 신호들은 SPS, SPS-유사 및/또는 이러한 하나 또는 그 초과의 SPS와 연관되는 다른 신호들을 포함할 수 있다.
방법들은 의사위성들 또는 위성들과 의사위성들의 조합을 활용하는 포지셔닝 결정 시스템들에 의해 이용될 수 있다. 의사위성들은, GPS 시간과 동기화될 수 있는 L-대역(또는 다른 주파수) 캐리어 신호 상에서 변조된 다른 레인징(ranging) 코드(GPS 또는 CDMA 셀룰러 신호와 유사함) 또는 PN 코드를 브로드캐스트하는 지상-기반 송신기들이다. 이러한 각각의 송신기는 원격 수신기에 의한 식별을 허용하도록 고유한 PN 코드를 할당받을 수 있다. 의사위성들은, 터널들, 광산들, 건물들, 도심 협곡들 또는 기타 폐쇄된 영역들과 같이, 궤도 위성으로부터의 신호들이 가용이 아닐 수 있는 상황들에서 유용하다. 의사위성들의 다른 구현은 라디오-비컨들(beacons)로 공지되어 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "위성"은 의사위성들, 의상위성들의 균등물들, 및 가능하게는 다른 것들을 포함하도록 의도된다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "SPS 신호들"은 의사위성들 또는 의사위성들의 균등물들로부터의 SPS-유사 신호들을 포함하도록 의도된다.
본 개시는 예시적인 실시예들을 포함하지만, 다른 구현들이 이용될 수 있다. 어느 것이 "최적화", "요구"된다는 지정 또는 다른 지정은, 본 개시가, 최적화된 시스템들, 또는 "요구되는" 엘리먼트들이 존재하는 시스템들 (또는 다른 지정들에 기인한 다른 제한)에만 적용되는 것을 표시하지는 않는다. 이 지정들은 특정한 설명되는 구현을 오직 지칭한다.
물론, 설명되는 실시예들의 양상에 따라, 본 명세서에서 설명되는 방법 및 시스템의 많은 구현들이 가능하다. 이 기술들은, 개발중이거나 개발될 프로토콜들을 포함하는, 본 명세서에서 논의되는 것과는 다른 프로토콜들과 함께 이용될 수 있다.
본 명세서에서 지칭되는 "명령들"은 하나 또는 그 초과의 논리적 동작들을 표현하는 표현들을 포함한다. 예를 들어, 명령들은 하나 또는 그 초과의 데이터 객체들에 대한 하나 또는 그 초과의 동작들을 실행하기 위해 (하나 또는 그 초과의 프로세서들 내의) 머신에 의해 해석가능함으로써 "머신 판독가능"일 수 있다. 그러나, 이것은 명령들의 오직 일예이고, 청구 대상은 이에 한정되지 않는다. 다른 예로, 본 명세서에서 지칭되는 명령들은, 인코딩된 커맨드들을 포함하는 커맨드 세트를 갖는 프로세싱 회로(또는 프로세서)에 의해 실행될 수 있는 인코딩된 커맨드들과 관련될 수 있다. 이러한 명령은 프로세싱 회로에 의해 해석되는 머신 언어의 형태로 인코딩될 수 있다. 또한, 이것은 명령의 오직 예시들이고, 청구 대상은 이에 한정되지 않는다.
설명되는 실시예들의 몇몇 양상들에서, 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체는, 하나 또는 그 초과의 머신들에 의해 인지될 수 있는 표현들을 유지할 수 있다. 예를 들어, 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 머신 판독가능 명령들 및/또는 정보를 저장하기 위한 하나 또는 그 초과의 저장 디바이스들을 포함할 수 있다. 이러한 저장 디바이스들은, 예를 들어, 자기, 광학 또는 반도체 저장 매체를 포함하는 몇몇 비일시적 저장 매체 유형들 중 임의의 유형을 포함할 수 있다. 이러한 저장 디바이스들은 또한, 장기, 단기, 휘발성 또는 비휘발성 디바이스 메모리 디바이스들 중 임의의 유형을 포함할 수 있다. 그러나, 이들은 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체의 오직 예시들이고, 청구 대상은 이에 한정되지 않는다.
하기 논의로부터 명백한 바와 같이 구체적으로 달리 언급되지 않으면, 본 명세서의 논의들 전체에 걸쳐, "프로세싱", "컴퓨팅", "계산", "선택", "형성", "인에이블", "금지", "위치", "종단", "식별", "개시", "검출", "품(solving)", "획득", "호스팅", "유지", "표현", "추정", "감소", "연관", "수신", "송신", "결정", "저장" 등과 같은 용어들을 활용하는 것은, 물리적인 전자적 및/또는 자기적 양들 및/또는 컴퓨팅 플랫폼의 프로세서들, 메모리들, 레지스터들 및/또는 다른 정보 저장, 송신, 수신 및/또는 디스플레이 디바이스들 내의 다른 물리량들로서 표현되는 데이터를 조작 및/또는 변형하는 컴퓨터 또는 유사한 전자 컴퓨팅 디바이스와 같은 컴퓨팅 플랫폼에 의해 수행될 수 있는 동작들 및/또는 프로세스들을 지칭하는 것이 인식된다. 이러한 동작들 및/또는 프로세스들은, 예를 들어, 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장된 머신(또는 컴퓨터) 판독가능 명령들의 제어 하에서 컴퓨팅 플랫폼에 의해 실행될 수 있다. 이러한 머신(또는 컴퓨터) 판독가능 명령들은, 예를 들어, 컴퓨팅 플랫폼의 일부로서 포함된(예를 들어, 프로세싱 회로의 일부로서 또는 이러한 프로세싱 회로의 외부에 포함된) 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장되는 소프트웨어 또는 펌웨어를 포함할 수 있다. 추가로, 구체적으로 달리 언급되지 않으면, 흐름도들 또는 다른 것을 참조하여 본 명세서에서 설명된 프로세스는 또한 그 전체 또는 일부가 이러한 컴퓨팅 플랫폼에 의해 실행 및/또는 제어될 수 있다.
본 명세서에서 설명된 다양한 양상들의 다수의 변형들 및 적응들은 첨부된 청구항들에 포함된다.

Claims (30)

  1. 무선 통신 네트워크에 추가되는 무선 트랜시버들의 미지의 위치들을 결정하는 방법으로서,
    복수의 미지-미지의 도달 시간차(TDOA) 값들 및 복수의 미지-공지의 TDOA 값들을 포함하는 복수의 TDOA 값들을 획득하는 단계 ―각각의 미지-미지의 TDOA 값은 제 1 미지의 위치에서 수행된 측정들의 쌍 사이의 차를 식별하고, 상기 측정들의 쌍은 추가적인 미지의 위치들의 쌍으로부터 송신된 무선 신호들의 도달 시간들이고; 각각의 미지-공지의 TDOA 값은 측정들의 다른 쌍 사이의 차를 식별하고, 상기 다른 쌍 중 하나의 측정은 미지의 위치들 중 하나로부터 송신된 무선 신호의 도달 시간이고, 상기 다른 쌍 중 다른 하나의 측정은 공지의 위치로부터 송신된 추가적인 무선 신호의 도달 시간임 ―;
    적어도 (a) 상기 복수의 TDOA 값들 및 (b) 상기 공지의 위치를 포함하는 복수의 공지의 위치들에 기초하여, 적어도 상기 미지의 위치들을 식별하기 위해, 일 세트의 수식들을 동시에 푸는(solving) 단계; 및
    상기 푸는 단계에 의해 획득된 상기 미지의 위치들의 식별들을 메모리에 저장하는 단계를 포함하는,
    무선 통신 네트워크에 추가되는 무선 트랜시버들의 미지의 위치들을 결정하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 획득하는 단계 이전에, 측정들을 수행하기 위한 커맨드를, 상기 제 1 미지의 위치에 있는 무선 트랜시버에 송신하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 네트워크에 추가되는 무선 트랜시버들의 미지의 위치들을 결정하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 미지의 위치로부터 상기 측정들을 수신하는 단계; 및
    상기 TDOA 값들 중 적어도 하나를 획득하기 위해 상기 측정들 중 적어도 하나를 상기 측정들 중 다른 하나로부터 감산하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 네트워크에 추가되는 무선 트랜시버들의 미지의 위치들을 결정하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선 신호들은 서로에 대한 공지된 시간 오프셋들로 클러킹되는(clocked), 무선 통신 네트워크에 추가되는 무선 트랜시버들의 미지의 위치들을 결정하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선 신호들은 서로에 대한 미지의 시간 오프셋들로 클러킹되고;
    상기 시간 오프셋들은 상기 세트의 수식들의 상기 푸는 단계에 의해 획득되는, 무선 통신 네트워크에 추가되는 무선 트랜시버들의 미지의 위치들을 결정하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 저장하는 단계 이후에,
    복수의 다시 컴퓨팅된 TDOA 값들을 획득하는 단계 ―적어도 하나의 다시 컴퓨팅된 TDOA 값은 상기 푸는 단계에 의해 획득된 시간 오프셋을 이용하여 상기 측정들을 수행하는데 이용되는 내부 클럭의 리셋 이후 상기 제 1 미지의 위치에서 수행되는 한 쌍의 반복된 측정들 사이의 차를 식별함―; 및
    적어도 (a) 상기 복수의 다시 컴퓨팅된 TDOA 값들 및 (b) 상기 복수의 공지의 위치들에 기초하여, 적어도 복수의 다시 컴퓨팅된 위치들을 식별하기 위해 상기 세트의 수식들을 동시에 다시 푸는 단계; 및
    적어도 상기 복수의 다시 컴퓨팅된 위치들을 상기 메모리에 저장하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 네트워크에 추가되는 무선 트랜시버들의 미지의 위치들을 결정하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 획득하는 단계 이전에, 복수의 도달 시간차(TDOA) 값들의 적어도 서브세트를 생성하기 위해, 측정될 신호들을 갖는 무선 트랜시버들의 리스팅을 상기 미지의 위치에 송신하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 네트워크에 추가되는 무선 트랜시버들의 미지의 위치들을 결정하는 방법.
  8. 새로운 무선 트랜시버가 무선 통신 네트워크에 추가되는 방법으로서,
    제 1 요청을 수신하는 단계;
    제 1 미지의 위치에서 무선 신호들의 세트의 제 1 복수의 도달 시간들을 측정함으로써, 상기 제 1 요청에 응답하여 제 1 복수의 측정들을 생성하는 단계;
    상기 제 1 복수의 측정들을 송신하는 단계;
    제 2 요청을 수신하는 단계;
    상기 제 1 미지의 위치에서 상기 세트 내의 서브세트 내의 무선 신호들의 제 2 복수의 도달 시간들을 측정함으로써, 상기 제 2 요청에 응답하여 제 2 복수의 측정들을 생성하는 단계 ―상기 서브세트는 상기 세트 내에서 최대 수신 신호 강도(RSS)의 무선 신호를 배제함―; 및
    상기 제 2 복수의 측정들을 송신하는 단계를 포함하는,
    새로운 무선 트랜시버가 무선 통신 네트워크에 추가되는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    공지의 위치로부터의 무선 신호의 도달 시간에 기초하여 클럭을 설정하는 단계 ―상기 설정하는 단계는 상기 제 2 요청의 수신 이전에 수행됨―; 및
    상기 공지의 위치에서 무선 트랜시버의 식별을 송신하는 단계를 더 포함하고,
    상기 공지의 위치로부터, 상기 클럭을 설정하는 단계에서 이용되는 상기 무선 신호가 수신되는, 새로운 무선 트랜시버가 무선 통신 네트워크에 추가되는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 요청에 의해 타이밍 오프셋을 수신하는 단계; 및
    상기 제 2 복수의 측정들을 생성하는 단계 이전에 상기 타이밍 오프셋에 기초하여 클럭을 리셋하는 단계를 더 포함하는, 새로운 무선 트랜시버가 무선 통신 네트워크에 추가되는 방법.
  11. 새로운 무선 트랜시버가 무선 통신 네트워크에 추가되는 방법으로서,
    복수의 수신 신호 강도(RSS) 측정들을 획득하기 위해, 복수의 무선 신호들의 RSS를 측정하는 단계;
    상기 복수의 RSS 측정들 중 최대 RSS를 식별하기 위해 상기 복수의 RSS 측정들을 이용하는 단계;
    상기 최대 RSS 측정을 생성한 무선 트랜시버의 식별을 송신하는 단계;
    무선 트랜시버들의 리스팅을 수신하는 단계;
    복수의 미지-미지의 도달 시간차(TDOA) 값들 및 복수의 미지-공지의 TDOA 값들을 포함하는 복수의 TDOA 값들을 생성하기 위해 상기 리스팅을 이용하는 단계 ―각각의 미지-미지의 TDOA 값은 제 1 미지의 위치에서의 측정들의 쌍 사이의 차를 식별하고, 상기 측정들의 쌍은 미지의 위치들로부터 송신된 신호들의 도달 시간들이고; 각각의 미지-공지의 TDOA 값은 상기 미지의 위치에서의 측정들의 다른 쌍 사이의 차를 식별하고, 상기 다른 쌍 중 하나의 측정은 상기 미지의 위치들 중 하나로부터 송신된 무선 신호의 도달 시간이고, 상기 다른 쌍 중 다른 하나의 측정은 공지의 위치로부터 송신된 추가적인 무선 신호의 도달 시간임 ―; 및
    상기 복수의 TDOA 값들을 송신하는 단계를 포함하는,
    새로운 무선 트랜시버가 무선 통신 네트워크에 추가되는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 TDOA 값들에 적어도 부분적으로 의존하는 시간 오프셋을 수신하는 단계; 및
    상기 시간 오프셋을 이용하여 내부 클럭을 리셋하는 단계를 더 포함하는, 새로운 무선 트랜시버가 무선 통신 네트워크에 추가되는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    미리 결정된 코드들의 세트를 갖는 미리 결정된 신호를 무선으로 송신함으로써, 상기 무선 통신 네트워크에 참여하는 단계를 더 포함하는, 새로운 무선 트랜시버가 무선 통신 네트워크에 추가되는 방법.
  14. 미지의 위치들 및 서로에 대한 미지의 동기화 클럭들을 갖는 복수의 비기준 무선 트랜시버들을 무선 통신 네트워크에 추가하기 위한 장치로서,
    복수의 미지-미지의 도달 시간차(TDOA) 값들 및 복수의 미지-공지의 TDOA 값들을 포함하는 복수의 TDOA 값들을 획득하기 위한 수단 ―각각의 미지-미지의 TDOA 값은 미지의 위치에 위치된 비기준 무선 트랜시버에 의해 수행된 측정들의 쌍 사이의 차를 식별하고, 상기 측정들의 쌍은 비기준 무선 트랜시버들의 대응하는 쌍에 의해 미지의 위치들로부터 송신된 신호들의 도달 시간들이고; 각각의 미지-공지의 TDOA 값은 상기 비기준 무선 트랜시버에서의 측정들의 다른 쌍 사이의 차를 식별하고, 상기 다른 쌍 중 하나의 측정은 상기 비기준 무선 트랜시버들 중 하나에 의해 송신된 신호의 도달 시간이고, 상기 다른 쌍 중 다른 하나의 측정은 상기 무선 통신 네트워크에 포함된 기준 무선 트랜시버에 의해 송신된 추가적인 신호의 도달 시간임―;
    적어도 (a) 상기 복수의 TDOA 값들 및 (b) 상기 무선 통신 네트워크의 기준 무선 트랜시버들의 복수의 공지의 위치들에 응답하여, 상기 비기준 무선 트랜시버들의 적어도 상기 미지의 위치들을 식별하기 위해 일 세트의 수식들을 동시에 풀기 위한 수단; 및
    상기 풀기 위한 수단에 의해 획득된 상기 미지의 위치들의 식별들에 응답하여, 상기 비기준 무선 트랜시버들 중 적어도 하나를 상기 무선 통신 네트워크에 참여하도록 인가하기 위한 수단을 포함하는,
    복수의 비기준 무선 트랜시버들을 무선 통신 네트워크에 추가하기 위한 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 풀기 위한 수단은, 상기 비기준 무선 트랜시버들의 내부의 클럭들의 적어도 복수의 시간 오프셋들을 추가적으로 도출하는, 복수의 비기준 무선 트랜시버들을 무선 통신 네트워크에 추가하기 위한 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 측정들을 개시하기 위한 커맨드를 백홀 링크를 통해 송신하기 위한 수단; 및
    상기 복수의 TDOA 값들을 상기 백홀 링크로부터 수신하기 위한 수단을 더 포함하는, 복수의 비기준 무선 트랜시버들을 무선 통신 네트워크에 추가하기 위한 장치.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 측정들을 개시하기 위한 커맨드를 백홀 링크를 통해 송신하기 위한 수단;
    상기 복수의 측정들을 상기 백홀 링크로부터 수신하기 위한 수단; 및
    상기 측정들을 서로로부터 감산하기 위한 수단을 더 포함하는, 복수의 비기준 무선 트랜시버들을 무선 통신 네트워크에 추가하기 위한 장치.
  18. 제 14 항에 있어서,
    복수의 다시 컴퓨팅된 TDOA 값들을 획득하기 위한 수단 ―각각의 다시 컴퓨팅된 TDOA 값은 상기 비기준 무선 트랜시버들 중 하나의 무선 트랜시버에서 반복된 측정들의 쌍 사이의 차를 식별하고, 각각의 반복된 측정은 리셋 이후 공통 클럭에 대한 상기 도달 시간을 식별함 ―; 및
    적어도 (a) 상기 복수의 다시 컴퓨팅된 TDOA 값들 및 (b) 상기 복수의 기준 무선 트랜시버들의 복수의 공지의 위치들에 응답하여, 상기 복수의 비기준 무선 트랜시버들의 적어도 복수의 다시 컴퓨팅된 위치들을 식별하기 위해 상기 세트의 수식들을 동시에 다시 풀기 위한 수단을 더 포함하는, 복수의 비기준 무선 트랜시버들을 무선 통신 네트워크에 추가하기 위한 장치.
  19. 머신에 의해 실행되는 경우, 프로세서로 하여금 동작들을 수행하게 하는 명령들을 포함하는 비일시적 저장 매체로서,
    상기 명령들은,
    복수의 미지-미지의 도달 시간차(TDOA) 값들 및 복수의 미지-공지의 TDOA 값들을 포함하는 복수의 TDOA 값들을 획득하기 위한 명령들 ―각각의 미지-미지의 TDOA 값은 미지의 위치에 위치된 비기준 무선 트랜시버에 의해 수행된 측정들의 쌍 사이의 차를 식별하고, 상기 측정들의 쌍은 비기준 무선 트랜시버들의 대응하는 쌍에 의해 미지의 위치들로부터 송신된 신호들의 도달 시간들이고; 각각의 미지-공지의 TDOA 값은 상기 비기준 무선 트랜시버에서의 측정들의 다른 쌍 사이의 차를 식별하고, 상기 다른 쌍 중 하나의 측정은 상기 비기준 무선 트랜시버들 중 하나에 의해 송신된 신호의 도달 시간이고, 상기 다른 쌍 중 다른 하나의 측정은 무선 통신 네트워크에 포함된 기준 무선 트랜시버에 의해 송신된 추가적인 신호의 도달 시간임―;
    적어도 (a) 상기 복수의 TDOA 값들 및 (b) 상기 무선 통신 네트워크의 기준 무선 트랜시버들의 복수의 공지의 위치들에 응답하여, 상기 비기준 무선 트랜시버들의 적어도 상기 미지의 위치들을 식별하기 위해 일 세트의 수식들을 동시에 풀기 위한 명령들; 및
    상기 풀기 위한 명령들의 실행에 의해 획득된 상기 미지의 위치들의 식별들에 응답하여, 상기 비기준 무선 트랜시버들 중 적어도 하나를 상기 무선 통신 네트워크에 참여하도록 인가하기 위한 명령들을 포함하는,
    비일시적 저장 매체.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 풀기 위한 명령들의 실행은, 상기 비기준 무선 트랜시버들의 내부의 클럭들의 적어도 복수의 시간 오프셋들을 추가적으로 도출하는, 비일시적 저장 매체.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 도달 시간을 측정하기 위한 커맨드를 송신하기 위한 명령들; 및
    상기 복수의 TDOA 값들을 백홀 링크로부터 수신하기 위한 명령들을 더 포함하는, 비일시적 저장 매체.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 도달 시간을 측정하기 위한 커맨드를 송신하기 위한 명령들;
    상기 측정들을 백홀 링크로부터 수신하기 위한 명령들; 및
    상기 측정들을 서로로부터 감산하기 위한 명령들을 더 포함하는, 비일시적 저장 매체.
  23. 무선 통신 네트워크에 동기화되는 클럭;
    동기화되는 상기 클럭에 대해, 미지의 위치로부터 미지의 타이밍을 갖는 무선 신호들의 복수의 도달 시간들 및 공지의 위치들로부터 공지된 타이밍을 갖는 신호들의 다른 복수의 도달 시간들의 측정들을 생성하기 위한 네트워크 청취 모듈;
    상기 측정들을 수신하기 위해 상기 네트워크 청취 모듈에 커플링되는 프로세서;
    상기 프로세서에 커플링되는 메모리 ―상기 메모리는 복수의 도달 시간차(TDOA) 값들을 컴퓨팅하기 위한 상기 프로세서에 대한 머신 명령들을 포함하고, 각각의 TDOA 값은 상기 복수의 측정들 중 한 쌍의 측정들 사이의 차임―; 및
    상기 복수의 TDOA 값들을 상기 메모리로부터 수신하기 위해 상기 메모리에 커플링되는 로컬 영역 네트워크(LAN) 회로를 포함하는,
    무선 트랜시버.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 프로세서에 커플링되는 다운링크 송신기;
    상기 LAN 회로에 대한 요청에 응답하여, 상기 프로세서에 의해 턴오프되는 다운링크 송신기를 더 포함하는, 무선 트랜시버.
  25. 머신에 의해 실행되는 경우, 프로세서로 하여금 동작들을 수행하게 하는 명령들을 포함하는 비일시적 저장 매체로서,
    상기 명령들은,
    미지의 위치 및 미지의 타이밍의 복수의 비기준 무선 트랜시버들로부터의 신호들의 복수의 도달 시간들 및 공지의 위치 및 공지된 타이밍의 다른 복수의 기준 무선 트랜시버들로부터의 신호들의 다른 복수의 도달 시간들을, 동기화되는 클럭에 대해 측정함으로써, 복수의 측정들을 생성하기 위한 명령들;
    복수의 도달 시간차(TDOA) 값들을 컴퓨팅하기 위한 명령들 ―각각의 TDOA 값은 상기 복수의 측정들 중 한 쌍의 측정들 사이의 차로서 컴퓨팅됨―; 및
    상기 복수의 TDOA 값들을 송신하기 위한 명령들을 포함하는,
    비일시적 저장 매체.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 복수의 도달 시간들을 측정하기 위한 커맨드를 수신하기 위한 명령들을 더 포함하는, 비일시적 저장 매체.
  27. 제 25 항에 있어서,
    커맨드에 응답하여, 미리 결정된 코드들의 세트를 갖는 미리 결정된 신호를 송신하기 위한 명령들을 더 포함하는, 비일시적 저장 매체.
  28. 하나 또는 그 초과의 프로세서들 및 하나 또는 그 초과의 메모리들에 커플링되는 로컬 영역 네트워크(LAN) 회로를 포함하는 컴퓨터로서,
    상기 하나 또는 그 초과의 메모리들은,
    기준 무선 트랜시버들의 복수의 공지의 위치들을 포함하는 데이터;
    복수의 미지-미지의 도달 시간차(TDOA) 값들 및 복수의 미지-공지의 TDOA 값들을 포함하는 복수의 TDOA 값들을 획득하기 위한 상기 하나 또는 그 초과의 프로세서들에 대한 명령들을 포함하는 소프트웨어 ―각각의 미지-미지의 TDOA 값은 제 1 미지의 위치에서의 측정들의 쌍 사이의 차를 식별하고, 상기 측정들의 쌍은 추가적인 미지의 위치들의 쌍으로부터 송신된 무선 신호들의 도달 시간들이고; 각각의 미지-공지의 TDOA 값은 측정들의 다른 쌍 사이의 차를 식별하고, 상기 다른 쌍 중 하나의 측정은 상기 미지의 위치들 중 하나로부터 송신된 무선 신호의 도달 시간이고, 상기 다른 쌍 중 다른 하나의 측정은 공지의 위치로부터 송신된 추가적인 무선 신호의 도달 시간임 ―;
    적어도 (a) 상기 복수의 TDOA 값들 및 (b) 상기 공지의 위치를 포함하는 복수의 공지의 위치들에 기초하여, 적어도 상기 미지의 위치들을 식별하기 위해, 일 세트의 수식들을 동시에 풀기 위한, 상기 하나 또는 그 초과의 프로세서들에 대한 명령들을 포함하는 소프트웨어; 및
    상기 풀기 위한 명령들의 실행으로부터 얻어진 상기 미지의 위치들의 식별들을, 상기 하나 또는 그 초과의 메모리들에 저장하기 위한, 상기 하나 또는 그 초과의 프로세서들에 대한 명령들을 포함하는 소프트웨어를 포함하는,
    컴퓨터.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 하나 또는 그 초과의 메모리들은,
    상기 TDOA 값들 중 적어도 하나를 획득하기 위해, 상기 측정들 중 적어도 하나를 상기 측정들 중 다른 하나로부터 감산하기 위한 명령들을 포함하는 소프트웨어를 더 포함하는, 컴퓨터.
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 하나 또는 그 초과의 메모리들은,
    복수의 다시 컴퓨팅된 TDOA 값들을 획득하기 위해, 상기 하나 또는 그 초과의 프로세서들에 대한 명령들을 포함하는 소프트웨어 ―적어도 하나의 다시 컴퓨팅된 TDOA 값은, 상기 세트의 수식들을 동시에 풀기 위한 명령들의 실행에 의해 획득되는 시간 오프셋을 이용하여, 상기 측정들을 수행하기 위해 이용된 내부 클럭의 리셋 이후 상기 제 1 미지의 위치에서 수행된 반복된 측정들의 쌍 사이의 차를 식별함―; 및
    적어도 (a) 상기 복수의 다시 컴퓨팅된 TDOA 값들 및 (b) 상기 복수의 공지의 위치들에 기초하여, 적어도 복수의 다시 컴퓨팅된 위치들을 식별하기 위해 상기 세트의 수식들을 동시에 다시 풀기 위한, 상기 하나 또는 그 초과의 프로세서들에 대한 명령들을 포함하는 소프트웨어; 및
    적어도 상기 복수의 다시 컴퓨팅된 위치들을 상기 하나 또는 그 초과의 메모리들에 저장하기 위한, 상기 하나 또는 그 초과의 프로세서들에 대한 명령들을 포함하는 소프트웨어를 더 포함하는, 컴퓨터.
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